Simulations 2D méridien-vertical sur l’Afrique de l’Ouest P Simulations 2D méridien-vertical sur l’Afrique de l’Ouest P. Peyrillé, M. Tomasini, J.-P. Lafore CNRM, Meteo-France & CNRS

Contexte Mousson d’Afrique de l’Ouest: système complexe Interactions d’échelles nombreuses: Jets, convection profonde, grande échelle, sensibilité à la surface Heat Low … Système couplés océan-continent-atmosphère Actuellement mal compris et mal représenté par les modèles numériques AMMA2 : Avoir une compréhension du système dynamique MAO, modes de variabilité, des couplages avec la surface Objectif de l’étude: mieux comprendre la dynamique de ce système (journée  année) et proposer de nouveaux schémas conceptuels Démarche : Simplifier le système d’étude

Approche idéalisée 2D sur l’Afrique de l’Ouest LAI Polder- Lacaze, juin 96 Hypothèse 1 : Forte symétrie zonale sur l’Afrique de l’Ouest On représente la mousson “moyenne” entre 10°W et 10°E par un plan méridien-vertical On néglige les termes en  / x Hypothèse 2: Système Mousson = système isolé des moyennes latitudes Albédo GPCP

Cadre de travail Version 2D de Méso-NH Approche (Lafore et al. 1998) , Peyrillé et al. 2007) Plusieurs versions possibles : Haute résolution en cours (M. Tomasini) x= 5 km  étude de processus, cycle diurne Faible résolution horizontale x=150 km, 70 km et 35 km , t=90s 30s  étude du cycle annuel, intra-saisonnier Possibilité d’étude du couplage avec la surface (végétation/océan) Configuration: Convection paramétrée (Kain-Fritsch-Bechtold 2001) Convection peu profonde EDKF (Pergaud et al. 2010) Turbulence 1D (Cuxart et al. 2002) Microphysique froide ICE3 (Pinty & Jabouille 1998) Sol interactif : ISBA (Noilhan et Mahfouf 1996) Température + eau du sol interactives Conditions de surface prescrites (albédo, végétation,…) Océan: SST prescrite vs interactive (couche de mélange océanique 1D) Spécifités du 2D: Forçages advectifs : advections température/humidité non représentées par le modle Diffusions eddies baroclines/barotropes: transport méridien associé aux ondes zonales

Atmosphère initiale homogène horizontalement Configuration Albedo Atmosphère initiale homogène horizontalement 1 Couche absorbante Latitude Océan Continent 20 10% d’humidité relative au repos (u, v, w=0) Profil initial de température 298 376 Altitude (km) Température potentielle (K) Profil SST 30°S 20°S 10°S Eq 10°N 20°N 30°N 40°N Profil surface Mer Cond. Limite laterale de type « Mur » Durée d’intégration du modèle : 300 – 900 jours - Régime permanent de mousson = état d’équilibre, rayonnement fixe - Cycle annuel

Exemple : Etude du couplage océan - atmosphère (stage M2 de D. Mahamat Halawa) MAO de référence (non couplé), SST prescrites pluies ncep2 Modèle 2D cm/s Temps (mois d’intégration) Simulation avec SST prescrites: Pluies (R) au Sahel, Sahara sec Gradients méridiens de e et de e  Principales caractéristiques de la MAO sont dans le modèle 2D

Impacts du couplage Décalage de la ZCIT au sud en mode couplé Extension de la zone de pluies au Nord avec un changement de régime au bout de 6 mois Pics de précipitation moins intenses 7

Impacts du couplage océan-atmosphère Eau precipitable (mm) Le couplage engendre une forte variabilité de la MAO sur le Sahel Sahel très humide avec TSM prescrites Alternance sèche/humide au Sahel en couplé 8

Sultan et al. 2003 Impacts du couplage SST golfe Guinée Non couplé Mode 15-45 jrs (fort signal en couplé) Intra-saisonnier plus réaliste au Sahel SST golfe Guinée Sultan et al. 2003 Non couplé couplé 9

Exemple : Etude du cycle annuel de la MAO Modèle 2D Simulation avec SST prescrites: Cycle annuel correct Trop de précipitation sur la côte guinéenne => sensibilité aux couplages avec la surface (océan, végétation) => dynamique du cycle annuel

Conclusion - perspectives Cadre 2D : reproduit les éléments clés de la MAO Permet d’étudier le couplage entre surface et convection, D’étudier les échelles de variabilité longues => L’outil est adapté pour étudier les couplage océan-atmosphère de la MAO à plusieurs échelles de temps Limitations : Biais humide sur le Sahel Validité de l’hypothèse 2D Pas de mode de variabilité à l’échelle synoptique (ondes d’est africaine, MJO) Perspectives: Test de paramétrisations , diagnostic Q1,Q2 Passage dans Meso-nh standard Version haute résolution avec modèles imbriqués Utilisation sur aquaplanète ou autres mousson Modèle Père (70 km) Avec modèle fils (17 km) 11