Une méthode de désagrégation adaptée au forçage de modèles océaniques M. Minvielle, J. Boé, C. Cassou, J. Najac, L. Terray, R. Bourdallé-Badie.

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1 Une méthode de désagrégation adaptée au forçage de modèles océaniques M. Minvielle, J. Boé, C. Cassou, J. Najac, L. Terray, R. Bourdallé-Badie

2 résolution des modèles océaniques biais dans les flux air-mer → difficile d'extraire et d'étudier les mécanismes jouant un rôle dans la réponse de la THC au forçage anthropique Constat : Indice de la circulation thermohaline dans différents modèles couplés dans un scenario d'augmentation des gaz a effet de serre (GIEC 2001) → grandes incertitudes sur la variabilité et l'intensité de la THC dans les scenarios de changement climatique 1. Introduction Objectif : développer, valider et mettre en œuvre une méthode de désagrégation pour mieux comprendre les modifications océaniques en réponse au forçage d'origine anthropique Projet DESAGO

3 Méthode : 1. Introduction Fonction de transfert Circulation atmosphérique de grande échelle Variables atmosphériques a la surface de l'océan Mise en œuvre : Construction de la fonction de transfert sur la période présente 1958-2002 à partir de réanalyses atmosphériques Reconstruction des variables atmosphériques de surface Validation : - comparaison du forçage reconstruit avec le forçage observé - comparaison de 2 simulations océaniques (NATL4) forcées avec ces 2 forçages Application au climat futur en reconstruisant les variables de surface à l'aide de variables de grande échelle issues de modèles couplés (scenarios GIEC)

4 Circulation atmosphérique de grande échelle Variables atmosphériques à la surface de l‘océan MODELE OCEANIQUE haute résolution 0.5º Flux Air-Mer Formules Bulk Fonction de transfert 1. Introduction Modèle couplé u10, v10, t2, q2, sw, lw

5 Circulation atmosphérique de grande échelle Variables atmosphériques à la surface de l‘océan MODELE OCEANIQUE haute résolution 0.5º Flux Air-Mer Formules Bulk Fonction de transfert Modèle couplé 1. Introduction Variables atmosphériques à la surface de l‘océan Circulation atmosphérique de grande échelle Réanalyses ERA40 1958-2002 DFS4 u10,v10 Brodeau, 2007 Observations

6 1. Introduction 2. Méthode 3. Validation 4. Conclusions

7 Z 500hPa moyennes latitudes (90ºW–30ºE, 90ºN-20ºN) Méthode basée sur les régimes de temps Classification des jours de la variable atmosphérique de grande échelle Régimes de temps : N groupes de jours avec des caractéristiques atmosphériques proches 2. Méthode UV 1000hPa Atlantique tropical (90ºW–30ºE, 20ºN-20ºS) Régimes de temps … WR1WRn … Vautard, 1990

8 Z 500hPa (m) UV 1000hPa (m/s) NAO+ Atl. Ridge NAO- Blocking 2. Méthode Régimes de temps en DJFM NAO-NAO+ Régimes de temps 4 WR z500 + 4 WR UV1000 pour les mois de DJFM 5 WR z500 + 5 WR UV1000 pour les mois de JJAS pour les mois de transition ON et AM, tous les WR sont possibles

9 Régimes de temps 2. Méthode Atl. Ridge Blocking NAO+NAO- Composites de la composante zonal du vent U10(m/s)

10 8 distances chaque jour 8xN distances entre N jours [1958-2002] et les 4 Z 500hPa régimes de temps distances entre N jours [1958-2002] Et les 4 UV 1000hPa régimes de temps 2. Méthode 4 régimes de temps UV 1000hPa construction 4 régimes de temps Z 500hPa Régression linéaire multiple distances[8xN] UV10 [N] 8 coef+1cste

11 2. Méthode EXEMPLE Reconstruction du forçage pour le 15 mars 1958 Z500 Vent 1000hPa 2 3 4 1 2 1 4 3 15 mars 1958 d d

12 2. Méthode EXEMPLE Reconstruction du forçage pour le 15 mars 1958 Z500 Vent 1000hPa 2 3 4 1 2 1 4 3 15 mars 1958 d d - ce jour appartient au WR1 aux moyennes latitudes et au WR4 aux tropiques

13 2. Méthode EXEMPLE Reconstruction du forçage pour le 15 mars 1958 Z500 Vent 1000hPa 2 3 4 1 2 1 4 3 15 mars 1958 d d - ce jour appartient au WR1 aux moyennes latitudes et au WR4 aux tropiques

14 - on cherche le jour le plus proche parmi les jours de vent de surface reconstruit par régression qui appartiennent aux mêmes régimes de temps en excluant les jours du même hiver → DJFM WR1 et WRt4 1959-2002 - par exemple, le jour le plus proche est le 3 janvier 1989 2. Méthode EXEMPLE Reconstruction du forçage pour le 15 mars 1958 Z500 Vent 1000hPa 2 3 4 1 2 1 4 3 15 mars 1958 d d - ce jour appartient au WR1 aux moyennes latitudes et au WR4 aux tropiques On prend dans le forçage observé le 3 janvier 1989 pour u10,v10. Et pour le reste des variables de surface, on prend l‘ anomalie journalière du 3 janvier 1989, à laquelle on rajoute la climatologie journalière du 15 mars. de surface. Ce sera notre 15 mars 1958 dans le forçage reconstruit.

15 1. Introduction 2. Méthode 3. Validation 4. Conclusions et perspectives

16 3. Validation des variables de surface Différence de moyenne zonale entre le forçage reconstruit et original (DFS4) Température 2m Vent zonal 10m Vent méridien 10m Humidité spécifique 2m

17 — reconstruit — DFS4 3. Validation des variables de surface R= 0.97R=0.88 Composantes principales du vent zonal (m/s) couleurs: DFS4 contours: reconstruit EOF 2 EOF 1

18 3. Validation de la simulation océanique 2 simulations océaniques avec NATL4 : forçage DFS4 de référence 1975-2001 forçage reconstruit avec la méthode Evolution de la température et salinité globales DFS4 reconstruit Température (°C) Salinité (psu) 4.90 4.84 4.88 4.86 35.02 35.00 35.01 Variance de la température annuelle en moyenne zonale DFS4 Rapport des variances RECONSTRUIT / DFS4 -300 -900 -1500 -300 -900 -1500

19 3. Validation de la simulation océanique Principaux modes de variabilité de température de surface en moyenne annuelle R=0.88R=0.91 R=0.81R=0.74 EOF1 EOF2 DFS4 reconstruit

20 1. Introduction 2. Méthode 3. Validation 4. Conclusions et perspectives

21 4. Conclusions Méthode développée et validée sur le climat présent + bonne représentation état moyen, des principaux modes de variabilité interannuelle, du cycle saisonnier - sous estimation de la variance interannuelle aux tropiques Perspectives - Application au climat futur : Variable de grande échelle Variables de surface reconstruites Fonction de transfert établie pour le présent - Prévisions océaniques à moyenne échéance (semaine à mensuelle) utilisant les variables atmosphériques de grande échelle de la prévision mensuelle du CEP afin de reconstruire les flux de forçage associés MODELE COUPLE

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23 3. Validation de la simulation océanique Composantes principales pour la barotropic stream function