C.Lac - Réunion IPSL-CNRM - 24 mars 2006 LES NUAGES DANS MESO-NH Etat des lieux et prospectives o Source et puits de chaleur (condensation/évaporation) o Hydrologie (Plusieurs types de précipitation) o Rayonnement (diffusion et forçage thermo-radiatif) o Aérosols (activation/nucléation, lessivage, chimie) o Chimie en phase aqueuse (oxydation, pH) o Electricité atmosphérique (charges, éclairs, LiNOx)

Les nuages dans Méso-NH o Nuages implicites (L>2-3km) o Schéma de convection profonde (KFB) basé sur la relaxation de la CAPE o Extension à la convection peu profonde : KFB, EDMF (Soares) o Nébulosité fractionnaire o Nuages explicites o Se forment dès que la vapeur d’eau est localement saturante o Schémas à 1 ou 2 moments :et o Champ nuageux dans Méso-NH o Superposition des 2 types de nuages o Interaction entre les 2 (ex: détraînement convectif)

Les nuages implicites. Effort actuel sur la convection peu profonde : Amélioration des Cu-Sc Constat : - Aux résolutions où la CVP est résolue, le cycle de vie des nuages sous-maille reste délicat à paramétrer. - Complémentarité des paramétrisations de la turbulence, de la convection et du diagnostic par un schéma de nuage. - AROME ne produit pas suffisamment de nuages de couche limite cumuliformes. Tests actuels : 1. KFB : Adaptation de l’hypothèse de fermeture de KFB : W LCL =W* 2. Introduction d’une variance nuageuse convective 3. Test du schéma Eddy-Diffusivity-Mass Flux de Soares (2005) z inv z LCL Mélange du profil moyen Interaction entre les thermiques et l’environnement

Malardel et al. 7 juin h AROME (13h) à partir de l’analyse 00h AROME (13h) à partir de l’analyse 12h Sensibilité aux conditions initiales Méso-NH dans sa version actuelleMéso-NH avec EDMF Nébulosité fractionnaire Sensibilité aux structures de CL

Evaporation Autoconversion 0°C Givrage Aggrégation Collection Dépôt Congélation Nucleation Fonte Sedimentation Glace nuageuse Neige Neige roulée Grêle Phase mixte Gouttes de pluie Phase chaude Gouttelettes de nuage Microphysique mixte ICE3 ICE4 KESS

Les principales hypothèses o Distribution en taille : Fonction de gamma généralisée N : concentration déduite du rapport de mélange (  ) : paramètres de forme (Marshall-Palmer :  =1) o Relations Masse-Taille (M=aD b ) et Vitesse-Taille (V=cD d ) o Concentrations : -Schémas à 1 moment : N i =c i x : KESS, ICE3, ICE4 - Schémas à 2 moments : C2R2, C3R5, KHKO Intégration de dN i /dt. Activation Exponentiel : Pluie, Neige, Graupel, Grêle Modal: glace, nuage Pluie Grêle Graupel Neige

Snow Graupel Hail Cloud Rain Ice IOP2a IOP2a ( Strong convection) - Deep system (unblocked unstable case) - Large amount of hail and graupel Distribution verticale moyenne des hydrométéores IOP8 ( Stratiform event) - Shallow system (blocked case) - Large amount of snow IOP8 Snow Précipitations orographiques 3D (MAP) Lascaux et Richard, 2005

Impact de la convection sur la stationnarité d’un système Ctrl Noc 4h-accumulated rainfall UTC on 8 Sept Noc = without evaparative cooling Ctrl = with evaporative cooling Cev. ‘95 Gard ‘02 Aude ‘99 1D-  budget over the MCS (convective + stratiform). Nuissier et Ducrocq, 2006 Evènements de pluie intense sur le Sud-Est

Bergot et al., 2005, submitted Late dissipation due to excessive r c : lack of gravitational settling Crude test : Modification of the autoconversion threshold Brouillard Initialization at 03UTC Sans flux de sédimentation Avec flux de sédimentation

oSimulation de radiances satellites et de température de brillance (VIS, IR, MW): basée sur les schémas de transfert radiatif (RTTOV) oSimulation d’observations radar (Z e, V Dop, ZDR, …): - Différents modèles de dispersion (Rayleigh, Mie, T-Matrix, Rayleigh-Gans) - Courbure du faisceau - Atténuation … Outils de vérification de Méso-NH

Chaboureau and Pinty (2005) : Use of radiative transfer RTTOV to MSG  x=30 km Amélioration des enclumes (cirrus) sur le seuil d’auto-conversion

Réflectivités observées Réflectivités simulées avec Méso-NH (radar de Bollène le 8 sep à 21 UTC, élévation=1,2°) Projet PATOM « Développement communautaire d’un opérateur-simulateur d’observation radar » (Caumont O., V. Ducrocq, G. Delrieu, M. Gosset, J. Parent du Châtelet, J.-P. Pinty, H. Andrieu, Y. Lemaître et G. Scialom, 2006 : A radar simulator for high-resolution nonhydrostatic models. J. Atmos. Oceanic Technol., accepté) Simulation de réflectivités radar

Développement de l’assimilation de réflectivités et vitesses radiales Observation simulée GuessInversion 1D Contours de réflectivités à 10 dBZ sur humidité relative à 4000 m (8/9/2002 à 18 UTC) Expériences de simulation de système d’observations pour l’inversion 1D des réflectivités en humidité : Caumont et al. (2005)

DEPOT sur la glace (et sublimation) Croissance des graupel par GIVRAGE AUTOCONVERSION de la glace primaire FONTE-CONVERSION De la neige en graupel ACCRETION des gouttelettes par les gouttes Diminution des graupel par CROISSANCE HUMIDE de la grêle IOP2aIOP8 Bilans  Processus microphysique prédominants Précipitations orographiques 3D (MAP) Lascaux et Richard, 2005

(Keil et Cardinali, 2003) 32km : 150x150 8km : 145x145 2km : 150x150 over 51 levels IOP8 (F<1) IOP2a (F>1) 8 km 2 km Monte Lema S Pol Ronsard ECMWF  32 km 3 Doppler radars ( ) Précipitations orographiques 3D (MAP) Comment le flux sur terrain complexe modifie les mécanismes de croissance des particules précipitantes ? Lascaux et Richard, 2005