Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Simulations LES d’une couche limite convective: variabilité de la vapeur d’eau PLAN  Objectifs de.

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1 Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Simulations LES d’une couche limite convective: variabilité de la vapeur d’eau PLAN  Objectifs de l’étude  Configuration  Validation /observations IHOP  Des nouveaux diagnostiques LES Fleur Couvreux Françoise Guichard, Jean-Luc Redelsperger, Cyrille Flamant, Jean-Philippe Lafore, Valéry Masson

2 Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Objectifs de l’étude  La modélisation LES : Un tel modèle à haute résolution est-il capable de reproduire la variabilité de vapeur d’eau observée? Renseigne-t-il sur les mécanismes responsables?  Pourquoi s’intéresser à la vapeur d’eau ? Paramètre fondamental pour bcp domaines sciences atmos. (convection, rayonnement, climat..) Hautement variable (spatialement et temporellement, diff. échelles)  Les observations de la campagne IHOP 2002 : Campagne sur les Grandes Plaines (USA) en 2002 regroupant bcp d’instruments Base de données pour la validation des simulations

3 Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Caractéristiques : Cas relativement simple (peu de cisaillement) de développement de la couche limite: couche limite bien mélangée épaisse de 1.5 km Cas continental, bien documenté Haute Pression, champ de température homogène Vent faible (< 5m/s) de N à NE Présence de thermiques (cf Cloud radar) Gradient NE/SW en humidité Données utilisées: Radiosondages (35) Lidars (DLR-DIAL, LEANDRE et SRL) Mesures in-situ aéroportées (P-3 et King-Air) Mesures de flux de surface (ISSF) Cas d’étude : le 14 Juin 2002

4 Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Configuration :  x=  y=100m,  z streché (< 50m dans CL) domaine 10kmx10km flux de surface homogènes = dérivés d’obs. profil initial = composite de sondages à 6h30 local prescription d’advections de grande échelle estimées à partir des simulations MM5 simulation de 7h : tôt matin- début après-midi Cas idéalisé mais réaliste Profils initiaux & sondages rvrv  Configuration de la simulation LES

5 Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Validation des profils moyens (1) Comparaison obs/modèle à 13h local  rvrv Évolution temporelle des valeurs moyennes  rvrv

6 Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Evaluation des distributions Vols avions P3Vols avions KA Z=0.4z i w  rvrv.... max _ _ min Distribution relative de hauteur de couche limite À 12h local LES Coupes LIDAR Hauteur de couche limite dérivée des profils d’aérosols obtenus par DIAL (Davis et al. 2000) -600 -400 -200 0 200 400 600 50 40 30 20 10 0

7 Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Validation des coupes verticales Existence de descentes d’air sec Plusieurs thermiques dans une zone humide à 12h local 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10. 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10. Le modèle Observation LIDAR

8 Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Variances Coupes DIAL Méso-NH (  >200m) Contribution non négligeable des échelles inférieures à 200m pour la variance Méso-NH (200m) Méso-NH * Wyngaard * Sorbjan à 12h local rvrv r² v

9 Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Comparaisons LES et Mesures Lidars LEANDRE2 Données uniques, car première fois qu’une DIAL tire horizontalement Résolution dégradée de la simulation,cohérence avec les données Qualitativement bonnes structures et valeurs r v par LEANDRE r v par LES données C. Flamant

10 Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Cycle de vie des descentes d’air sec Contour de rv (iso-contour de 7.7 g/kg) 2 km 10 km

11 Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Nouveau diagnostique LES: distributions simples Les descentes d’air sec Les updrafts qui percent rvrv Les thermiques qui montent w à 13h local Gaussienne équivalente zi

12 Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 Nouveau diagnostique LES: Probabilité de distribution jointe à z/zi=0.3 à z/zi=0.75 à 13h local w rvrv w rvrv Contribution au flux de w’r’v

13 Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005  Développement de nouveaux diagnostiques LES : - moments d’ordre 3 - distributions simples de ,  v, rv et w - distributions jointes de w , w  v, wrv,… Conclusions :  Évaluation de la simulation L.E.S. avec un tel modèle (haute résolution) on est capable de représenter la variabilité de vapeur d’eau observée à des échelles de l’ordre de 10 km (cf comparaison aux radiosondages, lidars (DIAL et SRL), mesures de surface, vols avions)  Détermination des mécanismes : au premier ordre, la dynamique de la couche limite explique la variabilité observée à l’échelle de 10 km les descentes d’air sec sont omniprésentes dans la couche limite et impactent sur les échelles caractéristiques  Outil de développement de paramétrisation car simulation LES et bien validée

14 Toulouse Réunion des Utilisateurs Méso-NH mars 2005 F I N