Rapid Radiative Transfer Model Short Wave Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP O. Thouron, I. Bahou, J. Leduc, C. Canac, C. Lac, J. L. Brenguier, F. Couvreux.

Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP Initialement: LW et SW: MORC Suivi de: LW: MORC ou RRTM SW: MORC Aujourd’hui: SW: MORC ou RRTM

Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP Milieu diffusant et/ou absorbant q I0 + I Rayonnement diffusé vers le bas ⇒ extinction du signal incident caractérisée par t

Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP Milieu diffusant et/ou absorbant q I0 + I Rayonnement diffusé vers le bas MORC Note de centre METEO France, 2007, n°28. Angle zénithal effectif 6 bandes spectrales

Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP Milieu diffusant et/ou absorbant q I0 + I Rayonnement diffusé vers le bas MORC RRTM Angle zénithal effectif 6 bandes spectrales Ordonnées discrètes: Séparation du rayonnement diffus et du direct 14 bandes spectrales

Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP 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 l’albédo 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 l’interface de Méso-NH du recouvrement maximum aléatoire

Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP 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 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 l’apport de la discrétisation en 14 bandes spectrales sur la diffusion moléculaire - Intéraction rayonnement – particules d’aérosols 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 LES 2,5km*2,5km Dx=Dy=50m Dz=10m FIRE Dx=Dy=2,5km Dz=10m 10km*10km Dx=Dy=100m Dz=variable Dx=Dy=10km Dz=variable NIAMEY 2.5km*2.5km Dx=Dy=100m Dz=40m Dx=Dy=2.5km Dz=40m ARM

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

---- MORC 1D avec AER ---- RRTM 1D avec AER RRTM: pas d’impact radiatif des poussières désertiques sur l’évolution de la couche limite

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

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

Evolution de la couche limite inchangée 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

Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP ARM: Cumulus

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

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

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

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

Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP MORC 1D RRTM 1D MORC LES RRTM LES 8h 15h 24h 20h Changer ls couleurs sur flux descendants

Flux vertical WTHV mK/s MORC 1D MORC LES Mauvaise représentation de la l’évolution de la couche limite de nuit en 1D 4km 4km Flux vertical WTHV mK/s Énergie cinétique m2.s-2 2km 2km 24h 24h

Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP Apport de RRTM-SW: pas d’apport 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 l’étude précédente MORC vs SHDOM: Dégradation dans le calcul des flux au sol et dans l’absorption nuageuse. A confirmer via une étude plus complète Temps de calcul: - RRTM 2 fois plus coûteux Ref article morcrette + nom de la source 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 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 l’approche de Pincus and Stevens 2009: calcul dans un nombre restreint de colonne nuageuse Ref article pincus bjorn. Verifier surfex

Et mon intervention s’arrête là Ref article pincus bjorn. Verifier surfex