Impact des effets thermiques sur la turbulence atmosphérique Approches numérique et expérimentale

Au programme Problématique Solutions envisagées Premiers test réalisés Perspectives

Problématique en Couche Limite Convective sèche Réglage préliminaire de la longueur de mélange 

CL convective sèche  Gradient de 

Introduction d’un contre-gradient Pour y remédier: Introduction d’un contre-gradient Dθ=0.5K θ 1km

moments d’ordre 3 NEGLIGES Equations de base advection PD de  tendance dissipation gradient du moment d’ordre 3 Dans modèle actuel, moments d’ordre 3 NEGLIGES

1D sans moment LES référence Bilan de ’² Dissipation Production dynamique Transport turbulent 1D sans moment LES référence

2. Solutions envisagées Introduction d’un contre-gradient Pour y remédier: Introduction d’un contre-gradient Dθ=0.5K θ 1km Implémenter les moments turbulents d’ordre 3 dans le modèle de turbulence

Formulations « simples » testées Fittées sur des simulations de références (LES) W’’² W’²’ d(W’’²)/dz d(W’²’)/dz

3. Premiers tests réalisés Cas de couches limites convectives sèches NIEUWSTAD atmosphère convective sèche sans vent flux faible (Qs=0.06 K.m.s-1) AYOTTE plusieurs cas d’atmosphère convective sèche zone d’inversion plus ou moins forte avec ou sans vent différents flux (Qs=[0.03 à 0.24 K.m.s-1])

Simulations 1D  Gradient de 

Cas d’Ayotte sans vent z/zi Bilan de ’² et W’’ z/zi 1D sans moments Production dynamique Dissipation Transport turbulent Presso- corrélation thermique z/zi z/zi 1D sans moments 1D avec moments LES

Cas de couches limites convectives humides RMV(g.kg-1)  Z(m) Profil initial LES Sans moment 1L Sans moment 2Lmilieu Avec moments 2Lmilieu Cas IHOP (Fleur Couvreux)

Implémentation de W’²’ et W’’² 5. Perspectives Augmentation de la longueur de mélange Cas d’atmosphère convective humide Cas d’atmosphère fortement convective sèche Trop de nuages Amélioration des simulations 1D Turbulence trop active Implémentation de W’²’ et W’’² Amélioration du profil de 

Conclure sur les paramétrisations « simples »: # tests sur des cas d’atmosphères humides en 1D # tests sur des cas réels en 3D à 2.5km Implémenter la formulation en flux de masse pour les moments d’ordre trois Etude sur le cas d’atmosphère neutre via une expérience en veine, motivations: # w² <<(u²,v²) hyp. d’anisotropie à revoir # diagnostique de la longueur de mélange # développements et transitions de CL non validés

Quantités à mesurer 2 1 1: caractériser les conditions initiales et la turbulence amont 2: mesures au sein de la CL neutre

2 plus en détail pour estimer dissipation  TKE e longueur de dissipation l taille des tourbillons lm(z,x) longueur intégrale flux (ui’uj’) variances (ui’²) production dynamique gradients (/z ; /x) des quantités moyennes et turbulentes (flux, variances et moment d’ordre3) équations d’évolution

STOP ICI

Influence de la longueur de mélange 1L 2L

Influence de la longueur de mélange 1L 2L

Influence du coefficient d’échange de TKE CTKE=0.4 CTKE=0.2

Cas d’Ayotte avec vent Bilan de ’² et W’’

Ok en sec mais pb en humide cf IHOP Et c’est la même sur BOOMEX!

Création de mouvements explicites irréalistes Simulation à 1000m: Mauvaise paramétrisation du flux de température Fort gradient de température entre le sol et le haut de la CLA Création de mouvements explicites irréalistes

FG

Sans itérations t~ 0,1s Pour stabiliser, FG de différentes façons: passage des flux d’un pas de temps à l’autre méthode itérative méthode itérative + stabilisation par Laplacien

Termes linéaires en stable pour Prémisses d’une étude de stabilité: Termes linéaires en stable pour Or

3. Premiers tests réalisés Cas de couches limites convectives sèches CUXART LES: domaine: 6400m*6400m*2400m mailles : durée : 12050s C.I : profil imposé en Qs=0.06Kms-1 AYOTTE LES: domaine: 5000m*5000m*2000m mailles : durée : 7725s C.I : profil imposé en sans vent Qs=0.24Kms-1