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Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP O. Thouron, I. Bahou, J. Leduc, C. Canac, C. Lac, J. L. Brenguier, F. Couvreux.

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1 Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP O. Thouron, I. Bahou, J. Leduc, C. Canac, C. Lac, J. L. Brenguier, F. Couvreux.

2 Initialement: LW et SW: MORC Suivi de: LW: MORC ou RRTM SW: MORC Aujourdhui: LW: MORC ou RRTM SW: MORC ou RRTM Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP

3 extinction du signal incident caractérisée par Milieu diffusant et/ou absorbant I0I0 + I Rayonnement diffusé vers le bas Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP

4 MORC Angle zénithal effectif 6 bandes spectrales Milieu diffusant et/ou absorbant I0I0 + I Rayonnement diffusé vers le bas Note de centre METEO France, 2007, n°28. Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP

5 MORCRRTM Angle zénithal effectif 6 bandes spectrales Ordonnées discrètes: Séparation du rayonnement diffus et du direct 14 bandes spectrales Milieu diffusant et/ou absorbant I0I0 + I Rayonnement diffusé vers le bas Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP

6 Couplage: Passage de 6 bandes à 14 bandes: - albédo de surface: problème dans les sources du centre européen au niveau de la matrice qui assure ce passage - propriétés optiques des nuages: deux options possibles à choisir dans la namelist CBAND - Anciennes paramétrisation: même matrice que pour lalbédo de surface: CBAND= MORC - Paramétrisations pour 14 bandes: CBAND=RRTM FOUQ équivaut à un passage de 6 à 14 bandes 1 moment: paramétrisation sur 14 bandes inutile (Cf AMA 2007) Recouvrement nuageux - Inexistant dans les sources du CEP: ajout dans linterface de Méso-NH du recouvrement maximum aléatoire Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP

7 Choix du schéma radiatif: CLW=MORC ou RRTM CSW=MORC ou RRTM Si CSW=RRTM: CBAND=MORC ou RRTM Valeurs par défaut: CLW=RRTM; CSW=MORC; CBAND=MORC Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP

8 Evaluer pour 3 situations: Stratocumulus marin: Cas FIRE (14 juillet 1987-Island) Cas utilisé pour évaluer MORC-SW vs SHDOM: - absorption dans le nuage correct - flux au sol surestimé cf note de centre de METEO-France, 2007, n°28 Couche limite convective sèche: Cas Niamey (5 juin 2006-Niger): - évaluer lapport de la discrétisation en 14 bandes spectrales sur la diffusion moléculaire - Intéraction rayonnement – particules daérosols Cumulus sur continent: basé sur le cas ARM du (21 juin 1997) : Cas partiellement nuageux: couplage des différents impacts Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP

9 FIRE NIAMEY ARM 1D LES Dx=Dy=2,5km Dz=10m Dx=Dy=10km Dz=variable Dx=Dy=2.5km Dz=40m 2,5km*2,5km Dx=Dy=50m Dz=10m 10km*10km Dx=Dy=100m Dz=variable 2.5km*2.5km Dx=Dy=100m Dz=40m Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP

10 FIRE NIAMEY ARM 1D LES ICE3 EDKF BL89 PPM_01 ICE3 NONE DEAR PPM_01 ICE3 EDKF BL89 PPM_01 ICE3 NONE BL89 PPM_01 ICE3 NONE DEAR PPM_01 Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP

11 FIRE: Stratocumulus marin Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP

12 48h Taux de Réchauffement: K.h -1 Rapport de mélange en eau liquide: g.m -3 Flux vertical WTHV mK/s MORC 1D RRTM 1D 2km 700 m

13 Taux de Réchauffement: K.h -1 Rapport de mélange en eau liquide: g.m -3 Flux vertical WTHV mK/s 24h RRTM LES MORC LES Comparaison MORC-SW vs SHDOM: bonne estimation du chauffage radiatif dans le nuage 2km 700 m

14 MORC_1D RRTM_1D MORC LES RRTM LES Temps (h) LWP (kg.m -2 ) Pas dimpact sur le cycle diurne du LWP alors que le choix des propriétés optiques est capital. Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP

15 Comparaison MORC-SW vs SHDOM surestimation des flux au sol MORC LES RRTM LES MORC_1D RRTM_1D Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP

16 LW MORC LW RRTM Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP 2km 800 m

17 NIAMEY: Couche limite convective sèche Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP

18 Rapport de mélange en eau liquide: g.m -3 48h Rapport de mélange en glace: g.m -3 Fraction nuageuse MORC 1D NO AER RRTM 1D NO AER 20 km 8 km

19 Température potentielle: K 48h Flux vertical WTHV mK/s Taux de Réchauffement K.h -1 MORC 1D NO AER RRTM 1D NO AER 20 km 8 km

20 MORC 1D RRTM 1D Evolution de la couche limite inchangée

21 Rapport de mélange en eau liquide: g.m -3 48h Rapport de mélange en glace: g.m -3 Fraction nuageuse MORC 1D AVEC AER RRTM 1D AVEC AER 20 km 8 km

22 Température potentielle: K 48h MORC RRTM Flux vertical WTHV mK/s Taux de Réchauffement K.h -1 MORC 1D AVEC AER RRTM 1D AVEC AER 20 km 8 km

23 ---- MORC 1D avec AER ---- RRTM 1D avec AER RRTM: pas dimpact radiatif des poussières désertiques sur lévolution de la couche limite

24 Rapport de mélange en eau liquide: g.m -3 48h Rapport de mélange en glace: g.m -3 Fraction nuageuse MORC LES NO AER RRTM LES NO AER 20 km 8 km

25 Température potentielle: K 48h Flux vertical WTHV mK/s Taux de Réchauffement K.h -1 MORC LES NO AER RRTM LES NO AER 20 km 8 km

26 MORC LES NO AER RRTM LES NO AER Evolution de la couche limite inchangée Pas de tests en LES avec aérosols car problème de couplage

27 ARM: Cumulus Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP

28 Température potentiel K 48h Rapport de mélange en eau liquide: g.m -3 Fraction nuageuse MORC 1D RRTM 1D 4km 2km

29 Flux descendants W.m -2 48h Flux montants W.m -2 Taux de Réchauffement K.h -1 MORC 1D RRTM 1D 4km 2km

30 24h Température potentiel K Rapport de mélange en eau liquide: g.m -3 Fraction nuageuse RRTM LES MORC LES 4km 2km

31 Flux descendants W.m -2 24h Flux montants W.m -2 Taux de Réchauffement K.h -1 RRTM LES MORC LES 4km 2km

32 8h 15h 20h 24h RRTM LES MORC LES MORC 1D RRTM 1D Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP

33 Flux vertical WTHV mK/s Énergie cinétique m 2.s -2 24h MORC 1D MORC LES Mauvaise représentation de la lévolution de la couche limite de nuit en 1D 4km 2km 4km 2km

34 Apport de RRTM-SW: - pas dapport constaté - résultat en accord avec Morcrette et al, 2008 (MWR): amélioration principalement due à au schéma de recouvrement MCICA et des paramétrisations des propriétés optiques. - vu létude précédente MORC vs SHDOM: Dégradation dans le calcul des flux au sol et dans labsorption nuageuse. A confirmer via une étude plus complète Temps de calcul: - RRTM 2 fois plus coûteux Recommandation pour de futures mises à jour: - Pb dans la matrice de passage de 6 à 14 bandes, - Correction de débordement de tableau. Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP

35 Couplage et codage à finaliser: - Aérosols pour les simulations 3D - Prise en compte par RRTM des aérosols - Codage du recouvrement aléatoire et maximum - Nettoyage et révision des interfaces entre Méso-NH et les schémas de transfert radiatif Couplage SURFEX: - Préférable de fournir en entrée de SURFEX directement le flux net à la surface. Coupler MCICA avec MORC-SW Tester lapproche de Pincus and Stevens 2009: calcul dans un nombre restreint de colonne nuageuse Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP

36 Et mon intervention sarrête là


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