Cliquez pour modifier le style du titre Cliquez pour modifier le style des sous-titres du masque 1 Karine Maynard et Philippe Arbogast Simulations semi-idéalisées de HPE sur la Méditerranée et sensibilité linéaire ensembliste

2 Simulations idéalisées des HPEs Environnement favorable –Forte SST (fin de lété et automne) –Apport dhumidité par un flux de basse couche –Instabilité de la masse dair –Soulèvement orographique –Convergence du flux de basse couche –Formation dune plage froide sous orage –Dynamique daltitude –Faible évolution synoptique

3 Simulations idéalisées des HPEs Environnement synoptique favorable –Les HPEs sont associés à une dépression ou un thalweg situé a lOuest de la zone de pluies qui induit une circulation Sud Sud-Est en provenance de la mer Méditerranée. Cette circulation assure un transport de chaleurs latente et sensible dans les basses couches qui viendra amplifier linstabilité de la masse dair située a lavant de la zone dépressionnaire –Les HPEs peuvent être favorisés et entretenus par la présence dune anomalie de tourbillon potentiel en altitude localisée à lOuest de la zone daction, en amont du flux.

4 Simulations idéalisées des HPEs Les anomalies daltitude de Tourbillon Potentiel peuvent impacter de différentes manières le déclenchement des HPEs 1) La stabilité est réduite sous une anomalie de TP et linitiation de la convection est donc facilitée. 2) On observe des ascendances en aval des structures de forts TP ce qui peut également initier de la convection. 3) Par interaction barocline, la structure daltitude va interagir avec la surface et va jouer sur le vent de basse couche (orientation, intensité) avec une implication majeure sur la localisation et lintensité des précipitations.

5 Simulations idéalisées des HPEs Construction de 3 situations basses fréquences idéalisées –Choix de 3 situations automnales avec des caractéristiques de basses couches différentes (pour généraliser les résultats) 1)SST froide, humide avec fortes pluies 2)SST chaude, humide avec fortes pluies 3)SST modérée, sèche sans pluie –Filtrage des grands nombres dondes (> 6) pour des variables comme le vent, le géopotentiel ou la température afin de construire une situation très peu dynamique caractéristique de la basse fréquence. –On lance 3 nouvelles prévisions à partir des ces 3 nouveaux états initiaux basses fréquences, le but étant dobtenir des simulations sans pluie sur la zone dintérêt Expériences de sensibilité à des anomalies daltitudes de Tourbillon Potentiel pour ces 3 cas basses fréquences –Rajout dune anomalie positive sur un axe nord/Sud sétirant de lAngleterre aux côtes africaines (EXP1) –Rajout dune anomalie négative à louest de lanomalie positive de EXP1 (EXP2) –Rajout dune deuxième anomalie négative à lest de lanomalie positive de EXP1 (EXP3)

6 Simulations idéalisées des HPEs Objectifs –Etude du rôle de la dynamique daltitude dans le déclenchement des HPEs sur le bassin Méditerranéen. De nombreuses études ont déjà été menées sur ce sujet à léchelle de la perturbation daltitude (sensibilité à lintensité, la position ou lorientation des anomalies de TP). –Etude de lenvironnement basse-fréquence sur lévolution de la perturbation daltitude et son impact sur le déclenchement des HPEs (intensité et localisation des pluies). Etude relativement nouvelle

7 Simulations idéalisées des HPEs Trois situations basses fréquences caractérisées par une circulation zonale sur lAtlantique –Jet Atlantique à louest et présence dun jet Africain –Absence du jet Africain et renforcement du jet Atlantique qui sétend vers les côtes Européennes –Absence du jet Africain et un jet Atlantique qui conserve sa position SST froide SST chaude SST « modérée »

8 Simulations idéalisées des HPEs EXP1: Rajout dune anomalie positive (15PVU) de Tourbillon Potentiel –Talweg nord/sud + jet nord/Sud en amont de lanomalie et jet sud/nord en aval de lanomalie. –Au bout de 24h, lanomalie daltitude a perdu de son intensité et a pratiquement conservé son orientation avec une tendance cependant à sorienter selon un axe nord-ouest/sud-est. Elle est advectée rapidement vers le nord-est (dans les 3 cas) –Le jet daltitude à lamont de lanomalie sest fortement affaiblit. Subsiste un jet orienté sud/nord en aval de lanomalie –Précipitations qui se déclenchent à lest sur le sud des Alpes ainsi que sur le golf de Gênes et les côtes Italiennes pour les 2 derniers cas caractérisés par des SST plus chaudes – Vent de basse couche orienté est/Ouest qui vient buter sur le flanc des Alpes –Le rajout de lanomalie daltitude influence le vent de basse couche et donc le déclenchement des précipitations sur relief. Cela joue également sur la déstabilisation de latmosphère.

9 Simulations idéalisées des HPEs EXP1: Rajout dune anomalie positive (15PVU) de Tourbillon Potentiel EXP2: Rajout dune anomalie négative à louest de lanomalie positive EXP3: Rajout dune deuxième anomalie négative à lest de lanomalie positive PV+ PV- PV+ EXP1 EXP2 EXP3 1) SST froide, humide 2) SST chaude, humide 3) SST modérée, sec

10 Simulations idéalisées des HPEs EXP2: Rajout dune anomalie négative à louest de lanomalie positive –On décale la zone de pluie vers le sud-ouest –Génération dun flux de basse couche de sud/sud-est –Déstabilisation de latmosphère –Stationarisation de lanomalie daltitude => augmentation de lintensité des pluies PV+ PV- EXP2

11 Simulations idéalisées des HPEs EXP3: Rajout dune deuxième anomalie négative à lest de lanomalie positive –Le flux de sud est nettement ralenti –On décale la zone de pluie vers le nord –Stationarisation de lanomalie daltitude plus importante => augmentation légère de lintensité des pluies PV+ PV- EXP3 PV-

12 Simulations idéalisées des HPEs Létude présentée ici sintéresse au rôle de la dynamique grande échelle (succession de talweg et de dorsale) dans la génération et lévolution des perturbations dynamiques daltitude et notamment dans leur « stationarisation » (formation de cut-offs) caractéristique des évènements fortement précipitants sur le bassin Méditerranéen. Les perturbations « allongées » de TP associées à des talwegs résultent du transport vers léquateur de forts TP à laval dune large dorsale située sur lAtlantique Nord. Le transport de TP dans la dorsale située à lamont du talweg (EXP2) entraîne une élongation de la perturbation daltitude allant jusquà la formation dun cut- off et donc à la stationarisation du système. Si une autre dorsale est présente à laval du talweg (EXP3), la stationarisation sera encore accentuée dans la dernière phase de lépisode.

13 Sensibilités linéaires ensemblistes Lanalyse de sensibilité est un moyen objectif pour évaluer comment une modification dans létat initial du modèle peut affecter la prévision. Dans un contexte de prévisibilité, lanalyse de sensibilité permet de comprendre la dynamique de lerreur de prévision et également de localiser les zones sensibles. Lapproche ensembliste est utilisée ici: –On génère un ensemble de 210 membres issus des 3 cas automnaux étudiés pour chacune des 3 expériences EXP1, EXP2 et EXP3. La prévision densemble ARPEGE est lancée 2 fois (à partir de lanalyse et de la prévision 6h) pour chaque cas automnaux (2*3*35 membres=210membres) –La sensibilité dun champ prévu (métrique = RR24) à une condition initiale est donc étudiée en utilisant la technique de sensibilité ensembliste développée par Hakim et Torn (2008)

14 Sensibilités linéaires ensemblistes EXP1 Isolignes rouges = fonction coût (RR24 entre 24 et 48h). Isolignes noires = moyenne de lensemble de la Z1.5 Pvu à différentes échéances (18, 24, 30 et 36h) Zones grisées = zones de sensibilité Interprétation –Si on remonte la tropopause de 3000m dans la zone gris foncé (gris clair), on va augmenter (diminuer) les précipitations dans la zone définie par la fonction coût t-18 t-12 t-6t

15 Sensibilités linéaires ensemblistes EXP1, significativité t-12 t-6 t

16 Sensibilités linéaires ensemblistes EXP1 Isolignes rouges = fonction coût à 36h (vent méridien, température à 850hPa et humidité relative). Isolignes noires = moyenne de lensemble de la Z1.5 Pvu à différentes échéances (18h) Zones grisées = zones de sensibilité entre 18h (champ initial) et 36h (champ final) Interprétation –Si on remonte la tropopause de 3000m dans la zone gris foncé (gris clair), on va augmenter (diminuer) la fonction coût dans la zone délimitée par les isolignes rouges. –On réhausse la tropopause On diminue le vent, On humidifie On réchauffe On augmente les pluies V 850hPa T 850hPaHU 850hPa

17 Sensibilités linéaires ensemblistes EXP2 Isolignes rouges = fonction coût (RR24 entre 24 et 48h). Isolignes noires = moyenne de lensemble de la Z1.5 Pvu à différentes échéances (18, 24, 30 et 36h) Zones grisées = zones de sensibilité Interprétation –On remonte la tropopause de 3000m dans la zone gris foncé (gris clair) = on va augmenter (diminuer) les précipitations dans la zone définie par la fonction coût –Au nord, on décale à louest=pluies, on décale à lest = rien nest acquis –Rôle de la zone de rétrécissement de la structure de TP

18 Sensibilités linéaires ensemblistes EXP2, significativité

19 Sensibilités linéaires ensemblistes EXP2 Isolignes rouges = fonction coût à 36h (vent méridien, température à 850hPa et humidité relative). Isolignes noires = moyenne de lensemble de la Z1.5 Pvu à différentes échéances (18h) Zones grisées = zones de sensibilité entre 18h (champ initial) et 36h (champ final) Interprétation –Si on remonte la tropopause de 3000m dans la zone gris foncé (gris clair), on va augmenter (diminuer) la fonction coût dans la zone délimitée par les isolignes rouges. –On réhausse la tropopause On diminue le vent On humidifie On réchauffe On augmente les pluies V 850hPa T 850hPaHU 850hPa

20 Sensibilités linéaires ensemblistes EXP2, classification On considère les 20 runs les plus pluvieux sur le bassin Méditerranéen Moyenne de lensemble (20 membres) RR24 (24-48h) => Déferlement cyclonique La structure daltitude soriente progressivement Nord/Ouest-Sud/Est t-18t-12 t-6 t

21 Sensibilités linéaires ensemblistes EXP2, classification On considère les 20 runs les plus pluvieux sur le bassin Méditerranéen Moyenne de lensemble (20 membres) RR24 (24-48h) t-18t-12

22 Sensibilités linéaires ensemblistes EXP2, classification On considère les 20 runs les plus secs sur le bassin Méditerranéen Moyenne de lensemble (20 membres) RR24 (24-48h) => Pas se déferlement cyclonique La structure daltitude reste orientée Nord-Sud avec un maximum localisé très sud t-12t-18 t-6t

23 Sensibilités linéaires ensemblistes EXP2, classification On considère les 20 runs les plus secs sur le bassin Méditerranéen Moyenne de lensemble (20 membres) RR24 (24-48h) t-6t

24 Conclusions On peut fabriquer des événements précipitants en Méditérranée avec des états initiaux simples. La propagation et la déformation d'une anomalie d'altitude dépend des anomalies de signe opposé en amont et en aval (éléments systématiques déjà envisagés dans Nuissier et al.). Ce qui est nouveau ici est la mise en évidence de l'importance de l'anticyclone en amont par rapport à celui en aval moins déterminant. Une prévision d'ensemble permet d'explorer un espace de solution plus grand. Des comportements systématiques sont obtenus (forme de thalweg d'altitude lorsqu'il pleut beaucoup....). –Une anomalie orientée Nord-Sud au départ et ne subissant pas de déferlement cyclonique aura tendance à engendrer des pluies orographiques sur le sud du massif Alpin –Une anomalie orientée Nord-Sud au départ et subissant un déferlement cyclonique aura tendance à engendrer de fortes pluies convectives plus à louest sur le bassin Méditerranéen

25 Perspectives Descente d'échelle systématique avec un modèle à Méso-échelle Analyser spécifiquement, avec le même type de dispositif expérimental, l'impact d'une zone de déformation. Imposer des structures analytiques en surface. Stationnariser les écoulements par un terme de forçage.