Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Simulations LES d’une couche limite convective: variabilité de la vapeur d’eau PLAN Objectifs de l’étude Configuration Validation /observations IHOP Des nouveaux diagnostiques LES Fleur Couvreux Françoise Guichard, Jean-Luc Redelsperger, Cyrille Flamant, Jean-Philippe Lafore, Valéry Masson
Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Objectifs de l’étude La modélisation LES : Un tel modèle à haute résolution est-il capable de reproduire la variabilité de vapeur d’eau observée? Renseigne-t-il sur les mécanismes responsables? Pourquoi s’intéresser à la vapeur d’eau ? Paramètre fondamental pour bcp domaines sciences atmos. (convection, rayonnement, climat..) Hautement variable (spatialement et temporellement, diff. échelles) Les observations de la campagne IHOP 2002 : Campagne sur les Grandes Plaines (USA) en 2002 regroupant bcp d’instruments Base de données pour la validation des simulations
Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Caractéristiques : Cas relativement simple (peu de cisaillement) de développement de la couche limite: couche limite bien mélangée épaisse de 1.5 km Cas continental, bien documenté Haute Pression, champ de température homogène Vent faible (< 5m/s) de N à NE Présence de thermiques (cf Cloud radar) Gradient NE/SW en humidité Données utilisées: Radiosondages (35) Lidars (DLR-DIAL, LEANDRE et SRL) Mesures in-situ aéroportées (P-3 et King-Air) Mesures de flux de surface (ISSF) Cas d’étude : le 14 Juin 2002
Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Configuration : x= y=100m, z streché (< 50m dans CL) domaine 10kmx10km flux de surface homogènes = dérivés d’obs. profil initial = composite de sondages à 6h30 local prescription d’advections de grande échelle estimées à partir des simulations MM5 simulation de 7h : tôt matin- début après-midi Cas idéalisé mais réaliste Profils initiaux & sondages rvrv Configuration de la simulation LES
Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Validation des profils moyens (1) Comparaison obs/modèle à 13h local rvrv Évolution temporelle des valeurs moyennes rvrv
Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Evaluation des distributions Vols avions P3Vols avions KA Z=0.4z i w rvrv.... max _ _ min Distribution relative de hauteur de couche limite À 12h local LES Coupes LIDAR Hauteur de couche limite dérivée des profils d’aérosols obtenus par DIAL (Davis et al. 2000)
Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Validation des coupes verticales Existence de descentes d’air sec Plusieurs thermiques dans une zone humide à 12h local Le modèle Observation LIDAR
Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Variances Coupes DIAL Méso-NH ( >200m) Contribution non négligeable des échelles inférieures à 200m pour la variance Méso-NH (200m) Méso-NH * Wyngaard * Sorbjan à 12h local rvrv r² v
Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Comparaisons LES et Mesures Lidars LEANDRE2 Données uniques, car première fois qu’une DIAL tire horizontalement Résolution dégradée de la simulation,cohérence avec les données Qualitativement bonnes structures et valeurs r v par LEANDRE r v par LES données C. Flamant
Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Cycle de vie des descentes d’air sec Contour de rv (iso-contour de 7.7 g/kg) 2 km 10 km
Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Nouveau diagnostique LES: distributions simples Les descentes d’air sec Les updrafts qui percent rvrv Les thermiques qui montent w à 13h local Gaussienne équivalente zi
Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Nouveau diagnostique LES: Probabilité de distribution jointe à z/zi=0.3 à z/zi=0.75 à 13h local w rvrv w rvrv Contribution au flux de w’r’v
Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Développement de nouveaux diagnostiques LES : - moments d’ordre 3 - distributions simples de , v, rv et w - distributions jointes de w , w v, wrv,… Conclusions : Évaluation de la simulation L.E.S. avec un tel modèle (haute résolution) on est capable de représenter la variabilité de vapeur d’eau observée à des échelles de l’ordre de 10 km (cf comparaison aux radiosondages, lidars (DIAL et SRL), mesures de surface, vols avions) Détermination des mécanismes : au premier ordre, la dynamique de la couche limite explique la variabilité observée à l’échelle de 10 km les descentes d’air sec sont omniprésentes dans la couche limite et impactent sur les échelles caractéristiques Outil de développement de paramétrisation car simulation LES et bien validée
Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 F I N