Simulations 2D méridien-vertical sur l’Afrique de l’Ouest P

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1 Simulations 2D méridien-vertical sur l’Afrique de l’Ouest P
Simulations 2D méridien-vertical sur l’Afrique de l’Ouest P. Peyrillé, M. Tomasini, J.-P. Lafore CNRM, Meteo-France & CNRS

2 Contexte Mousson d’Afrique de l’Ouest: système complexe Interactions d’échelles nombreuses: Jets, convection profonde, grande échelle, sensibilité à la surface Heat Low … Système couplés océan-continent-atmosphère Actuellement mal compris et mal représenté par les modèles numériques AMMA2 : Avoir une compréhension du système dynamique MAO, modes de variabilité, des couplages avec la surface Objectif de l’étude: mieux comprendre la dynamique de ce système (journée  année) et proposer de nouveaux schémas conceptuels Démarche : Simplifier le système d’étude

3 Approche idéalisée 2D sur l’Afrique de l’Ouest
LAI Polder- Lacaze, juin 96 Hypothèse 1 : Forte symétrie zonale sur l’Afrique de l’Ouest On représente la mousson “moyenne” entre 10°W et 10°E par un plan méridien-vertical On néglige les termes en  / x Hypothèse 2: Système Mousson = système isolé des moyennes latitudes Albédo GPCP

4 Cadre de travail Version 2D de Méso-NH Approche (Lafore et al. 1998) , Peyrillé et al. 2007) Plusieurs versions possibles : Haute résolution en cours (M. Tomasini) x= 5 km  étude de processus, cycle diurne Faible résolution horizontale x=150 km, 70 km et 35 km , t=90s 30s  étude du cycle annuel, intra-saisonnier Possibilité d’étude du couplage avec la surface (végétation/océan) Configuration: Convection paramétrée (Kain-Fritsch-Bechtold 2001) Convection peu profonde EDKF (Pergaud et al. 2010) Turbulence 1D (Cuxart et al. 2002) Microphysique froide ICE (Pinty & Jabouille 1998) Sol interactif : ISBA (Noilhan et Mahfouf 1996) Température + eau du sol interactives Conditions de surface prescrites (albédo, végétation,…) Océan: SST prescrite vs interactive (couche de mélange océanique 1D) Spécifités du 2D: Forçages advectifs : advections température/humidité non représentées par le modle Diffusions eddies baroclines/barotropes: transport méridien associé aux ondes zonales

5 Atmosphère initiale homogène horizontalement
Configuration Albedo Atmosphère initiale homogène horizontalement 1 Couche absorbante Latitude Océan Continent 20 10% d’humidité relative au repos (u, v, w=0) Profil initial de température 298 376 Altitude (km) Température potentielle (K) Profil SST 30°S °S °S Eq °N °N °N °N Profil surface Mer Cond. Limite laterale de type « Mur » Durée d’intégration du modèle : 300 – 900 jours - Régime permanent de mousson = état d’équilibre, rayonnement fixe - Cycle annuel

6 Exemple : Etude du couplage océan - atmosphère
(stage M2 de D. Mahamat Halawa) MAO de référence (non couplé), SST prescrites pluies ncep2 Modèle 2D cm/s Temps (mois d’intégration) Simulation avec SST prescrites: Pluies (R) au Sahel, Sahara sec Gradients méridiens de e et de e  Principales caractéristiques de la MAO sont dans le modèle 2D

7 Impacts du couplage Décalage de la ZCIT au sud en mode couplé
Extension de la zone de pluies au Nord avec un changement de régime au bout de 6 mois Pics de précipitation moins intenses 7

8 Impacts du couplage océan-atmosphère
Eau precipitable (mm) Le couplage engendre une forte variabilité de la MAO sur le Sahel Sahel très humide avec TSM prescrites Alternance sèche/humide au Sahel en couplé 8

9 Sultan et al. 2003 Impacts du couplage SST golfe Guinée Non couplé
Mode jrs (fort signal en couplé) Intra-saisonnier plus réaliste au Sahel SST golfe Guinée Sultan et al. 2003 Non couplé couplé 9

10 Exemple : Etude du cycle annuel de la MAO
Modèle 2D Simulation avec SST prescrites: Cycle annuel correct Trop de précipitation sur la côte guinéenne => sensibilité aux couplages avec la surface (océan, végétation) => dynamique du cycle annuel

11 Conclusion - perspectives
Cadre 2D : reproduit les éléments clés de la MAO Permet d’étudier le couplage entre surface et convection, D’étudier les échelles de variabilité longues => L’outil est adapté pour étudier les couplage océan-atmosphère de la MAO à plusieurs échelles de temps Limitations : Biais humide sur le Sahel Validité de l’hypothèse 2D Pas de mode de variabilité à l’échelle synoptique (ondes d’est africaine, MJO) Perspectives: Test de paramétrisations , diagnostic Q1,Q2 Passage dans Meso-nh standard Version haute résolution avec modèles imbriqués Utilisation sur aquaplanète ou autres mousson Modèle Père (70 km) Avec modèle fils (17 km) 11