Journées Méso-NH Avril 2007 Développements récents et projets sur le code de surface externalisé SurfEx

Journées Méso-NH Avril 2007 SurfEx  Code de surface (e.g. ISBA) : –Simulation des bilans d’eau et d’énergie (et variables) à la surface du sol, et dans la partie du sol en interaction avec l’atmosphère –Simulation d’autres flux et variables (flux de CO2, arrachement de poussières)  Mode forcé et couplé avec l’atmosphère dans les modèles météorologiques  Décision de créer un code de surface externalisé unique, c’est-à-dire utilisable en mode forcé et couplé avec différents modèles météorologiques –Même code pour différents modèles –Facilité de changement des schémas –Une tendance générale, liée à l’augmentation des projets liés à la surface SurfEx Initialisation Diagnostics Entrées/sorties Atmosphere Forcé ou couplé Paramètres et champs de surface

Journées Méso-NH Avril 2007 Le projet SurfEx  Un projet technique et scientifique, qui capitalise une vingtaine d’années de recherche et mobilise les équipes pour le branchement de ce code dans les différents environnements Eric Bazile, Stéphane Bélair, Aaron Boone, Andrey Bogatchev, Aurore Brut, François Bouyssel, Yvan Caballero, Jean-Christophe Calvet, Jean-Louis Champeaux, Katia Chancibault, Bertrand Decharme, Christine Delier, Sylvie Donier, Hervé Douville, Adam Dziedzic, Pierre Etchevers, Dominique Giard, Hervé Giordani, Stéphanie Faroux, Claude Fischer, Anne-Laure Gibelin, Florence Habets, Gwenaëlle Hello, Bruno Jacquemin, Lionel Jarlan, Mohamed Jidane, Luksa Kraljevic, Laszlo Kullmann, Christine Lac, Pierre Lacarrère, Patrick Le Moigne, Cindy Lebeaupin, Aude Lemonsu, Jean-François Mahfouf, Sylvie Malardel, Isabelle Mallet, Pascal Marquet, Eric Martin, Valéry Masson, Mohamed Mokthari, Sophie Morel, Joaquim Muñoz Sabater, Joël Noilhan, Jeanine Payart, Serge Planton, Pere Quintana Seguí, Vincent Rivalland, Fabienne Rousset, Yann Seity, Pierre Tulet, Béatrice Vincendon, Rashyd Zaaboul, Ingeborg Zuurendonk Plan  Principes généraux de SurfEx  Description des paramétrisations physiques actuelles  Développements en cours et prévus

Journées Méso-NH Avril 2007 Principes généraux  Un code externalisé … c.a.d. le plus autonome possible 1.Physiographie(PGD) Interface avec la base ECOCLIMAP 2.Initialisation des variables historiques (PREP) 3.Simulation Différents schémas physiques 4.Diagnostics  Des interfaces bien définies –Surface-atmosphère (forcé / explicite ou implicite) Papiers de Polcher et al. 1998, Best et al., 2004 –Entrée sorties Développement de différentes routines d’E/S adaptées au contexte NetCdf(ALMA), Méso-NH, ~ARPEGE/ALADIN  Mais toujours sur la même grille horizontale que le modèle atmosphérique

Journées Méso-NH Avril 2007 Couplages /interfaces SurfEx E/S Décision d’E/S Atmosphère ForçagesFlux de surface Autres variables nécessaires Formalisme permettant, au choix Un couplage explicite (forçage) Ou implicite Passage limité de quelques variables de surface nécessaire pour l’atmosphère Les routines de bas niveaux dépendent du choix des fichiers d’E/S (en général du modèle atmosphérique)

Journées Méso-NH Avril 2007 Découpage de la surface  La surface est divisée en 4 tiles  Le tile « sol nu/végétation » est divisé en 12 « patches » au maximum  Pour chaque Tile /Patch, les forçages sont identiques, les variables de surface et flux calculés sont différents  Les flux sont sont agrégés avant retour vers l’atmosphère Mers/ Océans Lacs Sol nu/ végétation Villes Sol nuCultures C3 RochersCultures en C4 Neige permanenteCultures irriguées Forêts de feuillusPrairies (C3) Forêts de conifères Prairies tropicales Persistants feuilles larges Parcs et jardins

Journées Méso-NH Avril 2007 Sol/Végétation : ISBA (Interaction Soil Biosphere Atmosphere) Ville : TEB (Town Energy Balance) Approche « canyon », Schéma radiatif détaillé Stockage de chaleur dans les immeubles Lacs : Températures prescrites formule de Charnock Mers et Océans : SST prescrites, formule de Charnock Formulation Mondon et Redelperger Formulation Multicampagne UniTFP Les schémas physiques

Journées Méso-NH Avril 2007 ISBA options physiques ISBA Sol Force restore, 2 couches, temp, eau, glace Force restore, 3 couches, temp, eau, glace Diffusion, N couches, temp, eau, glace Végétation Noilhan et Planton 89 (~Jarvis) A-gs (photosynthèse et flux de CO2) A-gs et végétation interactive Hydrologie Pas de processus sous maille Ruissellement de surface sous maille Drainage profond sous maille Neige 1 couche, albédo, densité variables ( ARP/Climat, Douville 95 ) 3 couches, albédo, densité, eau liquide (Boone and Etchevers 2000) 1 couche, albédo, densité variables (ARP/ALD, Bazile)

Journées Méso-NH Avril 2007 Activités autour de SurfEx  Améliorations/ Evolutions –Possibilité de lire les champs physiographiques autres que ceux d’ECOCLIMAP –Interpolation plus réaliste pour l’initialisation des réservoirs de glace –Aérosols / poussières, Flux océaniques UniFTP, Paramétrisation de l’irrigation –Documentation / présentations  Applications Méso-NH, AROME –Voir exposés suivants  Applications ALADIN, ARPEGE –Branchement du code et validation  Application mode forcé : –Version offline disponible –évolution de la végétation et flux de CO 2 sur le Sud-Ouest. Assimilation humidité du sol et LAI (projet geoland) –Intercomparaison SnowMIP2 (interaction neige et forêt). –Plusieurs niveaux à l’intérieur du canyon (TEB), évaluation en mode offline (Bâle)

Journées Méso-NH Avril 2007 Perspectives  Poursuite de l’interfaçage de SurfEx avec les modèles autres que Méso-NH –ARPEGE (PN, puis climat), ALADIN –Chaîne SIM  ECOLIMAP II : meilleure résolution (100 m sur l’Europe)  Océan : couplage avec modèle de surface océanique.  Lac : modèle de lac FLAKE (en fonction du partenariat ALADIN/HIRLAM)  ISBA : dispersion des pollens (INRA/Bordeaux), hydrologie (profil exponentiel conductivité hydraulique), évaluation du modèle de neige à 3 couches (ES)  TEB : améliorations : vitres, climatisation, neige  CLS dans ISBA-TEB

Journées Méso-NH Avril 2007 Utilisation des options physiques de SurfEx AROME MésoNH Couplage explicite ISBA-3L, D95, TEB, Ecoclimap AGS, UniTFP ALADIN ARPEGE (ARPEGE/Climat) Couplage implicite ISBA-2L, Snow OPER/D95, ECOCLIMAP/923 COBEL-ISBAISBA-DF OfflineISBA-2L, 3L Standard, AGS (CO2, végétation interactive, fonction stress) Hydrologie sous maille Schémas de neige TEB