Assimilation à mésoéchelle des observations radar et GPS Olivier Caumont, Xin Yan, Éric Wattrelot, Stéphanie Pradier- Vabre, Thibaut Montmerle, Geneviève Jaubert, Claudia Faccani, Véronique Ducrocq, François Bouttier 4e réunion des utilisateurs de Méso-NH 23-24 avril 2007

4e réunion des utilisateurs de Méso-NH, 23-24 avril 2007 ASSIMILATION RADAR ET GPS À MÉSOÉCHELLE Assimilation de données radar Vitesses Doppler Réflectivités Assimilation de délais zénithaux GPS 4e réunion des utilisateurs de Méso-NH, 23-24 avril 2007

ASSIMILATION DES DONNÉES RADAR Format spécifique : Z, Vr, code de qualité BUFR (512 pixels x 512 pixels x nb élévations ; résolution 1 km)‏ : on assimile des volumes ! (= pas de mosaïque) Réseau Aramis : Disponible actuellement : 23 radars dont 8 bande S 15 bande C Doppler Attendu fin 2007 : 1 bande C Doppler supplémentaire (Montancy)‏ 2 « dopplérisations » de radars existants Doppler Radar Forthcoming Doppler Radar Forthcoming Radar with dble polar

4e réunion des utilisateurs de Méso-NH, 23-24 avril 2007 ASSIMILATION RADAR ET GPS À MÉSOÉCHELLE Assimilation de données radar Vitesses Doppler Vent dans variable de contrôle du 3DVar Aladin Méthode d'assimilation « classique » : codage de l'opérateur d'observation, du TL/AD, etc. Développement en cours pour Aladin/Arome Réflectivités Assimilation de délais zénithaux GPS 4e réunion des utilisateurs de Méso-NH, 23-24 avril 2007

Incréments de vent : radar de Trappes (9 élévations) 2006/07/04 18UTC

Validation avec d'autres types d'observations Radiosondages Profileurs de vent Légère amélioration pour la prévision à 6h pour le vent en basse et moyenne troposphère Expériences plus longues avec cycles d'assimilation en cours (o-g) (o-a) Avec radar CNTRL

4e réunion des utilisateurs de Méso-NH, 23-24 avril 2007 ASSIMILATION RADAR ET GPS À MÉSOÉCHELLE Assimilation de données radar Vitesses Doppler Développement en cours pour Aladin/Arome Vent dans variable de contrôle du 3DVar Aladin Méthode d'assimilation « classique » : codage de l'opérateur d'observation, du TL/AD, etc. Réflectivités Réflectivités calculées à partir des rapports de mélange des hydrométéores (qui ne sont pas dans la variable de contrôle) Méthode d'assimilation spécifique Utilisable en mode recherche (système hybride : 3DVar Aladin via interface graphique Olive+prévisions Méso-NH). Implantation en cours en vue d'une utilisation opérationnelle (Arome ou Aladin) Assimilation de délais zénithaux GPS 4e réunion des utilisateurs de Méso-NH, 23-24 avril 2007

Assimilation des réflectivités radar Principe de la méthode 1D+3DVar : 3DVar Aladin/ Arome Réflectivités observées Inversion bayésienne 1D Colonnes de pseudo-observations (humidité,…) analyse Utilise : Les colonnes de réflectivités observées Les colonnes modèles d’humidité et de réflectivités simulées (issues de l’ébauche) Pour chaque colonne observée, trouve la colonne d’humidité la plus probable. prévision Méso-NH/ Arome 4e réunion des utilisateurs de Méso-NH, 23-24 avril 2007

Assimilation des réflectivités radar 8 sept. 2002 cycle d'assimilation 12 UTC : radar+surface 13 UTC 14 UTC : radar 15 UTC pluvios assim12 sans assim (ébauche=analyse Arpege à 12 UTC) assim12→14 assim12→15 assim12→13 Cumuls précips au sol (mm) 15 UTC →21 UTC rv a-g (g/g) Z assimilé rv g (g/g) rv a-g (g/g) Z assimilé 13 UTC à 2 km MSL 4e réunion des utilisateurs de Méso-NH, 23-24 avril 2007

4e réunion des utilisateurs de Méso-NH, 23-24 avril 2007 ASSIMILATION RADAR ET GPS À MÉSOÉCHELLE Assimilation de données radar Vitesses Doppler Réflectivités Assimilation de délais zénithaux GPS (ZTD) ZTD fonction de P, e, T  assimilation « classique » 2 opérateurs d’observation existants (CEP et Micado) Cycle d’assimilation ALADIN sur le mois de septembre 2005 : impact neutre sur la prévision à 6 heures d’échéance Version CEP opérationnelle dans la chaîne ALADIN/France 4e réunion des utilisateurs de Méso-NH, 23-24 avril 2007

Assimilation de délais zénithaux GPS Coupe verticale Coupe horizontale Expérience à une observation Impact principalement sur l’humidité ZTD ZHD ZWD GPS receiver Zenith projection Niell mapping function Incrément en vapeur d’eau Humidité relative Incrément en humidité relative Incrément en température

Impact légèrement positif sur la prévision à 24h d'Aladin Précipitations cumulées entre le 08/09/2005 à 06UTC et le 09/09/2005 à 06UTC (T0+6  T0+30) cumul 24H(mm) Exp ALADIN avec assimilation ZTD Exp ALADIN Oper Observations pluviométriques Impact légèrement positif sur la prévision à 24h d'Aladin Différence ZTD-OPER

4e réunion des utilisateurs de Méso-NH, 23-24 avril 2007 CONCLUSIONS & PERSPECTIVES Conclusions Assimilation vitesses Doppler avec Aladin/Arome bientôt disponible Assimilation réflectivités avec Méso-NH+Aladin possible mais lourde ; avec Arome/Aladin implantation en cours Assimilation GPS Arome/Aladin opérationnelle Perspectives Utilisation des données COPS (été 2007) pour valider et régler l'assimilation à mésoéchelle GPS : Tester l’apport d’un réseau plus dense (données OHM-CV, COPS) sur la prévision à haute résolution Meso-NH Revisiter la méthode de sélection des observations (en cours) station retenue station non retenue 4e réunion des utilisateurs de Méso-NH, 23-24 avril 2007

Assimilation de données réelles OBS SOL SOL+RAD 0,31 0,25 ETS(10 mm)‏ 0,27 0,22 ETS(1 mm)‏ 0,19 0,24 ETS(0,1 mm)‏ 0,53 0,44 corrélation 15,6 14,0 eqm -0,88 biais ASSIM (SOL+RAD)‏ CTRL (SOL)‏ Cumuls de précipitations (mm)‏ de 12 à 18 UTC (runs à partir d’analyses Arpege à 12 UTC)‏ 4e réunion des utilisateurs de Méso-NH, 23-24 avril 2007

http://www.knmi.nl/samenw/egvap/validation/ Obs-prévision Aladin différence d’altitude entre le relief modèle et la station GPS Nécessité de sélectionner les données et de les débiaiser par rapport au modèle de prévision Réseau GPS opérationnel Gaussienne, bonne couverture temporelle, différence de relief < 150 m, obs - prévi station retenue station non retenue 449 stations GPS, 11 centres de traitement F. Masson, LDL