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7-8 mars 2005 3 ième réunion des utilisateurs de Méso- NH Représentation des cirrus dans Méso-nh Représentation des nuages de glace dans Méso-nh V. Giraud.

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1 7-8 mars ième réunion des utilisateurs de Méso- NH Représentation des cirrus dans Méso-nh Représentation des nuages de glace dans Méso-nh V. Giraud (LaMP) Contexte & Motivations Schéma microphysique développé Etudes de cas Conclusions et perspectives

2 7-8 mars ième réunion des utilisateurs de Méso- NH Représentation des cirrus dans Méso-nh Contexte & Motivation: Objectifs Etudier le cycle de vie des cirrus (Cas bien documentés) Processus de formation - Maintien - Dissipation Interactions entre les processus microphysiques/radiatifs et dynamiques Améliorer lanalyse des caractéristiques macrophysiques, microphysiques, radiatives et structurelles des cirrus à différentes échelles spatiales et temporelles. Analyse de mesures actuelles In situ, spatiales passives, terrestres actives et passives Préparation à lexploitation des futures missions spatiales Améliorer/tester les paramétrisations de cirrus dans des modèles à différentes résolutions Mise en œuvre dune hiérarchie de schémas microphysiques Dynamique 1,5 D (EXMIX + Shéma Méso-nh-cirrus) Dynamique Méso-nh (Shéma Masdev et Méso-nh-cirrus) Dynamique MM5/RAMS/LMDz (Shémas résidants et Méso-nh-cirrus) Modélisation Méso-Nh Modélisation Méso-Nh Modélisation Méso-Nh

3 7-8 mars ième réunion des utilisateurs de Méso- NH Représentation des cirrus dans Méso-nh Contraintes pour le schéma microphysique Premières expériences avec le modèle : Exercice dintercomparaison du GEWEX Cloud System Studies (Starr et al., 2001) Meso-NHPotential IWP generated by the imposed cooling Absence de puits de glace !!!

4 7-8 mars ième réunion des utilisateurs de Méso- NH Représentation des cirrus dans Méso-nh Contraintes pour le schéma microphysique Résultats des dernières campagnes de mesures (INCA) : Présence de nombreuses petites particules (Processus de Nucléation?) (Gayet et al., 2004) Observation de fortes sursaturations (ciel clair et nuage) (Ovarlez et al., 2003) Efficacité de la déposition sur les cristaux Rôle de la forme des cristaux ? Rôle de la chimie ? (Rossi, 2005) Efficacité de la nucléation Propriétés et abondance des aérosols? Optimiser la simulation dobservations synthétiques : Description des propriétés optiques et microphysiques des particules Connaissance de labondance des particules Connaissance de la dimension des particules Connaissance de la forme des particules

5 7-8 mars ième réunion des utilisateurs de Méso- NH Représentation des cirrus dans Méso-nh Evolution microphysique introduite dans Méso-nh Autoconversion IWC seuil 500 mg/m -3 Autoconversion IWC seuil 500 mg/m -3 Autoconversion D moyen 40 m Schéma actuel Nouveau schéma Séparation de la glace primaire en 2 types de cristaux Evolution de la quantité et du nombre Prise en compte de la forme des cristaux pour la densité des cristaux pour les vitesses de chute pour la déposition Suppression de lajustement

6 7-8 mars ième réunion des utilisateurs de Méso- NH Représentation des cirrus dans Méso-nh Protocole des simulations tests z=50 m Zone tampon Conditions aux bords : Cycliques Simulations: 2D x=100 m Initialisation: Atmosphère : Radiosondages et/ou analyses, Eau : vapeur+glace : Restitution de la télédétection,

7 7-8 mars ième réunion des utilisateurs de Méso- NH Représentation des cirrus dans Méso-nh Rapport de diffusion, déterminé à partir du signal de rétrodiffusion lidar Rayleigh/Mie, pour le cas LPA du 1/2 Janvier 2004, en fonction du temps et de l'altitude. Les traits blancs correspondent aux bases et sommets détectés et le trait rouge à l'angle zénithal solaire. Angle zénithal solaire Heure (TU) Altitude (km) Evolution temporelle de l'épaisseur optique à 532 nm pour le cas de cirrus LPA du 1/2 Janvier Cirrus fin Cas de La Réunion 1/2 janvier 2004 Thèse de B. Cadet, Déc. 2004

8 7-8 mars ième réunion des utilisateurs de Méso- NH Représentation des cirrus dans Méso-nh Sensibilité sur cas de Cirrus fin Cas de La Réunion Taille des particules dans le schéma de rayonnement : -- dans le visible, paramétrisation de type Sun et Shine (1985), où : -- dans linfrarouge, paramétrisation de type Ebert et Curry (1992), où : Vitesse de sédimentation actuelle dans Méso-NH : pour une particule de 1D 2D Meso-Nh sans modif

9 7-8 mars ième réunion des utilisateurs de Méso- NH Représentation des cirrus dans Méso-nh Sensibilité sur cas de Cirrus fin Cas de La Réunion Vitesse de sédimentation actuelle dans Méso-NH multipliée par 50 et 100

10 7-8 mars ième réunion des utilisateurs de Méso- NH Représentation des cirrus dans Méso-nh Sensibilité aux propriétés optiques des particules: Paramétrisation Sun and Shine dans le visible et lInfrarouge Sensibilité sur cas de Cirrus fin Cas de La Réunion déduit du pronostic du rapport de mélange et du nombre de particules Cirrus fin en région subtropicale : Seule la première forme de particules est active Forte sensibilité à la vitesse de chute des particules Forte sensibilité au rayonnement Poursuite de létude : prise en compte du forçage dynamique

11 7-8 mars ième réunion des utilisateurs de Méso- NH Représentation des cirrus dans Méso-nh Cirrus épais : cas SIRTA du 14 avril 2003 Observations réelles Observations Synthétiques Lidar Réflectivité Radar Vitesse doppler Radar

12 7-8 mars ième réunion des utilisateurs de Méso- NH Représentation des cirrus dans Méso-nh Conclusions et perspectives (Travail effectué dans le cadre de la thèse dO. Thouron (mars 2003)) Développement et mise en œuvre dun schéma microphysique pour Méso-Nh Prise en compte de la problématique des cirrus Capacité pour la création dobservations synthétiques Etude de sensibilité des profils moyens aux paramètres microphysiques clefs Vérification des conditions initiales : extension verticale du nuage + comparaison intensité lidar/radar Forme des petites particules : valeurs de dépolarisation dans la zone de nucléation Conversion des cristaux et formes des particules les plus grosses : ajustement au profil radar Distinction conversion / formes des cristaux : signes des écarts avec les profils de réflectivité radar et de rétrodiffusion lidar Vitesse de chute des particules : ajustement au profil radar Doppler

13 7-8 mars ième réunion des utilisateurs de Méso- NH Représentation des cirrus dans Méso-nh Conclusions et perspectives Poursuite des études de cas réels : –Base de données Cirrus du SIRTA ( en collaboration avec M. Haeffelin, D. Bouniol et A. Protat) –Cirrus observés à la Réunion (Collaboration avec le LPA, Thèse de B. Cadet, Déc. 2004). Préparation à lAQUA-train (Bourse CNES de Sophie Prudhomme, collaboration avec le LOA) –Création dune base de données synthétiques (Lidar/radar/IIR/Polder) –Développement et test de methodologies dexploitation Confrontation avec dautres modèles (Développement et évaluation de paramétrisations) –Etude de cas AMMA : Méso-NH (CNRM), RAMS (LaMP) –Etude de cas Cirrus : Méso-NH, RAMS, MM5 (MPI, J. Quaas)

14 7-8 mars ième réunion des utilisateurs de Méso- NH Représentation des cirrus dans Méso-nh Conclusions et perspectives (Travail effectué dans le cadre de la thèse dO. Thouron (mars 2003)) Apport du schéma cirrus pour la simulation de situations complexe Prise en compte de la problématique des cirrus Capacité pour la création dobservations synthétiques Etude de sensibilité des profils moyens aux paramètres microphysiques clefs –Vérification des conditions initiales : extension verticale du nuage + comparaison intensité lidar/radar –Forme des petites particules : valeurs de dépolarisation dans la zone de nucléation –Conversion des cristaux et formes des particules les plus grosses : ajustement au profil radar Distinction conversion / formes des crystaux : signes des écarts avec les profils de réflectivité radar et de rétrodiffusion lidar –Vitesse de chute des particules : ajustement au profil radar Doppler

15 7-8 mars ième réunion des utilisateurs de Méso- NH Représentation des cirrus dans Méso-nh Schéma microphysique Cirrus dans Méso-nh WATER VAPOR Large Particle Mode Large Particle Mode Small Particle Mode Small Particle Mode SEDIMENTATION + HORIZONTAL ADVECTION DEPOSITION/EVAPORATION NUCLEATION TRANSFORMATION WATER VAPOR Large Particle Mode Large Particle Mode Small Particle Mode Small Particle Mode SEDIMENTATION + HORIZONTAL ADVECTION NUCLEATION TRANSFORMATION DEPOSITION/EVAPORATION TRANSFORMATION NUCLEATION TRANSFORMATION NUCLEATION


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