Simulations de systèmes fortement précipitants Méditerranéens avec Meso-NH : cas réels et académiques E. Bresson 1, C. Ardilouze 2, O. Nuissier 1 et V.

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1 Simulations de systèmes fortement précipitants Méditerranéens avec Meso-NH : cas réels et académiques E. Bresson 1, C. Ardilouze 2, O. Nuissier 1 et V. Ducrocq 1 1)CNRM/GMME 2)SCHAPI 5 ème réunion des utilisateurs Meso-NH, 13-14 Oct. 2009 Météo-France, Toulouse

2 Motivation Ducrocq et al., 2008; Nuissier et al., 2008 Localisation du maximum de précipitation quotidien 1967-2006 dBz 20 32 40 48 56 Episode du Gard, 8-9 Sept. 2002 ~700 l/m 2, 1.2 milliard de dégâts Ingrédients favorables aux MCS Méditerranéens: -environnement synoptique propice et quasi- stationnaire; -flux de basses couches (LLJ) humide et instable à méso-échelle butant contre le Massif Central + convergence en mer. Gard02: + une plage dair froid sous-orages produite par le MCS lui-même se bloque en vallée du Rhône et force le soulèvement du LLJ.

3 Connaissances des événements précipitants Méditerranéens Simulations idéalisées dévénements précipitants Méditerranéens Participants : D. Ricard, C. de St Aubin (stage IT), E. Bresson (thèse), V. Ducrocq, O. Nuissier U 0 r 0 (z) g/kg U = 5 m/s r 0 (z) Configurations MNH (PREP_IDEAL_CASE ) Version Masdev4.7 bug3 avec 1 domaine à 2.4 km Radiosondage de Nîmes (08/09/02, 12 UTC) Θ(z), r 0 (z) uniforme horizontalement Schémas utilisés: ICE3, BL89(3DIM), rayonnement, convection peu profonde,… XSTEP=4 Utlisation traceurs Lagrangiens (Pb: non parallèlisée en M4.7.3, peut-être en M4.8 ?) Conditions Initiales = principales caractéristiques dune situation associée à un MCS Méditerranéen quasi-stationnaire: un flux de basses couches rapide et humide (faiblement instable) butant contre le Massif Central.

4 Principales caractéristiques des expériences ExpériencesMax vent U 0 Facteur humidité Topographie modèle CTRL 20 m s -1 0.95 réelle WIN10, WIN15, WIN30, WIN40 10,15, 30, 40 m s -1 0.95réelle ALPS, PYREN, MASC 20 m s -1 0.95Sans les Alps, les Pyrenees, le Massif Central Q85, Q90, Q100 20 m s -1 0.85, 0.9, 1 réelle

5 Expérience CTRL - résultats mm 423 mm Précipitations cumulées sur 24h, après 24h K 295 294 293 292 291 290 v et vents @36m AGL, après 24h Contenu total en hydrométéores Phase stationnaire CTRL simule avec réalisme : - un HPE, avec un maximum de précipitations en amont des contreforts du Massif Central - un MCS quasi-stationnaire, associé à une plage froide sous orages sopposant au LLJ

6 Influence de lintensité du LLJ 317 mm WIN10 WIN30 738 mm WIN15 418 mm CTRL (20 m/s) 423 mm Précipitations cumulées sur 24h, après 24h WIN40 948 mm mm Lorsque lintensité du LLJ, - le HPE est localisé plus en amont des contreforts du Massif Central - le maximum de pluies, La plage foide sous-orages disparait pour les LLJ les + intenses. K 295 294 293 292 291 290 v et vents @36m AGL, après 24h

7 mm Q85 - α=0.85 Q100 - α = 1 CTRL - α=0.95 Q90 - α=0.9 488 mm 423 mm 600 mm α r 0 (z) r 0 (z) α r 0 (z) 667 mm Axe du Max r 0 (z) SWNE Précipitations cumulées sur 24h, après 24h Distribution horizontal du rapport de mélange de la vapeur deau Lorsque lhumidité de lenvironnement, le système précipitant est localisé plus en amont des contreforts du Massif Central. Influence de lhumidité

8 Processus conditionnant un HPE Q85 v @ 36m AGL, après 24h Rétro-trajectoires sur 6h Déclenchement convection profonde sur bord dattaque de la plage froide Rétro-trajectoires sur 6h, Contenu total hydrométéores à 4 km après 24h Convergence de basses couches en amont du Massif Central 1 km 10 km Les très basses couches alimentent les ascendances convectives Q85

9 Effet des reliefs Panaches de traceurs Lagrangiens, initialement contenus dans une boîte de 500m dépaisseur de 42h à 48h CTRL ALPSQ85 Flux de contournement des Alpes, quand lenvironnement est plus sec – ou quand le flux est plus lent – i.e., nombre de Froude petit => convergence de basses couches

10 Mise en place d'un cadre de modélisation à très haute résolution (500 m) avec Meso-NH => analyses AROME à 2,5 km de résolution en conditions initiales et aux limites Evaluation sur 2 cas d'étude : MCS du 20 octobre 2008 Systèmes précipitants du 21/22 octobre 2008 Analyse des simulations à très haute résolution pour identifier les mécanismes impliqués dans la formation et l'entretien des MCS Connaissances des évènements précipitants Méditerranéens Simulations à très fine échelle dévénements précipitants Méditerranéens Participants : C. Ardilouze (stage M2), V. Ducrocq

11 Configurations MNH (PREP_REAL_CASE) Version Masdev4.8 avec 2 domaines emboités à 2.5 km et 500 m Conditions initiales et aux limites latérales: analyses tri-horaires AROME Schémas utilisés: ICE3, BL89(3DIM), rayonnement, convection peu profonde,… XSTEP=6., NDTRATIO=3 Configuration Meso-NH

12 réflectivité radar à 16 UTC Observations Simulations Méso-NH (@ 2500 m) 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. 40. 45. 50. 55. 60. (dBz) 20AR06 (2,5 km) 20AR06G (2,5 km + 500m) Sensibilité à la résolution (cas du MCS 20/10) Fort impact de la très haute résolution. Description plus fine des reliefs et meilleure réprésentation du MCS du 20/10 dingrédients à léchelle convective.

13 Phase mature du MCS du 20/10 θ E et vent dans la coupe 17 UTC 25 m/s (K) Axe de coupe

14 Plusieurs combinaisons de paramètres conduisent à laccumulation de fortes précipitations and contrôlent la localisation dun MCS quasi- stationnaire Plage froide – LLJ – forçage orographique – convergence de basses couches se complètent ou rentrent en compétition. Leurs influences dépend fortement des caractéristiques de lenvironnement (humidité, direction et intensité du LLJ) Rôle complexe et important joué pour le système montagneux Massif Central/Alpes/Pyrénées flux de contournement, canalisation, blocage plage froide, etc) Synthèse Mise en place dun cadre de modélisation à très haute résolution MNH couplé avec AROME Apport significatif de la très haute résolution sur le cas du MCS du 20/10 Forçage par les reliefs de faible altitude Forçage de la plage froide Renforcement évaporation par flux sec en moyenne troposphère

15 Les cas d'étude pluviomètres Précip 24h 20/10 @ 06 UTC 10203055100250500 (mm) Précip 24h 21/10 @ 06 UTC Analyse daltitude le 20 et 21/10 @ 12 UTC Z 500 + T 500

16 21/10 11 UTC 22/10 03 UTC 21AR06 (2,5 km) 21AR06G1 (2,5 km + 500m) 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. 40. 45. 50. 55. 60. (dBz) Observations Simulations Méso-NH (à 2500 m) Sensibilité à la résolution (cas du 21 et 22/10)