C.Lac - Réunion IPSL-CNRM - 24 mars 2006 LES NUAGES DANS MESO-NH Etat des lieux et prospectives o Source et puits de chaleur (condensation/évaporation)

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1 C.Lac - Réunion IPSL-CNRM - 24 mars 2006 LES NUAGES DANS MESO-NH Etat des lieux et prospectives o Source et puits de chaleur (condensation/évaporation) o Hydrologie (Plusieurs types de précipitation) o Rayonnement (diffusion et forçage thermo-radiatif) o Aérosols (activation/nucléation, lessivage, chimie) o Chimie en phase aqueuse (oxydation, pH) o Electricité atmosphérique (charges, éclairs, LiNOx)

2 Les nuages dans Méso-NH o Nuages implicites (L>2-3km) o Schéma de convection profonde (KFB) basé sur la relaxation de la CAPE o Extension à la convection peu profonde : KFB, EDMF (Soares) o Nébulosité fractionnaire o Nuages explicites o Se forment dès que la vapeur d’eau est localement saturante o Schémas à 1 ou 2 moments :et o Champ nuageux dans Méso-NH o Superposition des 2 types de nuages o Interaction entre les 2 (ex: détraînement convectif)

3 Les nuages implicites. Effort actuel sur la convection peu profonde : Amélioration des Cu-Sc Constat : - Aux résolutions où la CVP est résolue, le cycle de vie des nuages sous-maille reste délicat à paramétrer. - Complémentarité des paramétrisations de la turbulence, de la convection et du diagnostic par un schéma de nuage. - AROME ne produit pas suffisamment de nuages de couche limite cumuliformes. Tests actuels : 1. KFB : Adaptation de l’hypothèse de fermeture de KFB : W LCL =W* 2. Introduction d’une variance nuageuse convective 3. Test du schéma Eddy-Diffusivity-Mass Flux de Soares (2005) z inv z LCL Mélange du profil moyen Interaction entre les thermiques et l’environnement

4 Malardel et al. 7 juin 2005 12h AROME (13h) à partir de l’analyse 00h AROME (13h) à partir de l’analyse 12h Sensibilité aux conditions initiales Méso-NH dans sa version actuelleMéso-NH avec EDMF Nébulosité fractionnaire Sensibilité aux structures de CL

5 Evaporation Autoconversion 0°C Givrage Aggrégation Collection Dépôt Congélation Nucleation Fonte Sedimentation Glace nuageuse Neige Neige roulée Grêle Phase mixte Gouttes de pluie Phase chaude Gouttelettes de nuage Microphysique mixte ICE3 ICE4 KESS

6 Les principales hypothèses o Distribution en taille : Fonction de gamma généralisée N : concentration déduite du rapport de mélange (  ) : paramètres de forme (Marshall-Palmer :  =1) o Relations Masse-Taille (M=aD b ) et Vitesse-Taille (V=cD d ) o Concentrations : -Schémas à 1 moment : N i =c i x : KESS, ICE3, ICE4 - Schémas à 2 moments : C2R2, C3R5, KHKO Intégration de dN i /dt. Activation Exponentiel : Pluie, Neige, Graupel, Grêle Modal: glace, nuage Pluie Grêle Graupel Neige

7 Snow Graupel Hail Cloud Rain Ice IOP2a IOP2a ( Strong convection) - Deep system (unblocked unstable case) - Large amount of hail and graupel Distribution verticale moyenne des hydrométéores IOP8 ( Stratiform event) - Shallow system (blocked case) - Large amount of snow IOP8 Snow Précipitations orographiques 3D (MAP) Lascaux et Richard, 2005

8 Impact de la convection sur la stationnarité d’un système Ctrl Noc 4h-accumulated rainfall 18-22 UTC on 8 Sept. 2002 Noc = without evaparative cooling Ctrl = with evaporative cooling Cev. ‘95 Gard ‘02 Aude ‘99 1D-  budget over the MCS (convective + stratiform). Nuissier et Ducrocq, 2006 Evènements de pluie intense sur le Sud-Est

9 Bergot et al., 2005, submitted Late dissipation due to excessive r c : lack of gravitational settling Crude test : Modification of the autoconversion threshold Brouillard Initialization at 03UTC Sans flux de sédimentation Avec flux de sédimentation

10 oSimulation de radiances satellites et de température de brillance (VIS, IR, MW): basée sur les schémas de transfert radiatif (RTTOV) oSimulation d’observations radar (Z e, V Dop, ZDR, …): - Différents modèles de dispersion (Rayleigh, Mie, T-Matrix, Rayleigh-Gans) - Courbure du faisceau - Atténuation … Outils de vérification de Méso-NH

11 Chaboureau and Pinty (2005) : Use of radiative transfer RTTOV to MSG  x=30 km Amélioration des enclumes (cirrus) sur le seuil d’auto-conversion

12 Réflectivités observées Réflectivités simulées avec Méso-NH (radar de Bollène le 8 sep. 2002 à 21 UTC, élévation=1,2°) Projet PATOM « Développement communautaire d’un opérateur-simulateur d’observation radar » (Caumont O., V. Ducrocq, G. Delrieu, M. Gosset, J. Parent du Châtelet, J.-P. Pinty, H. Andrieu, Y. Lemaître et G. Scialom, 2006 : A radar simulator for high-resolution nonhydrostatic models. J. Atmos. Oceanic Technol., accepté) Simulation de réflectivités radar

13 Développement de l’assimilation de réflectivités et vitesses radiales Observation simulée GuessInversion 1D Contours de réflectivités à 10 dBZ sur humidité relative à 4000 m (8/9/2002 à 18 UTC) Expériences de simulation de système d’observations pour l’inversion 1D des réflectivités en humidité : Caumont et al. (2005)

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15 DEPOT sur la glace (et sublimation) Croissance des graupel par GIVRAGE AUTOCONVERSION de la glace primaire FONTE-CONVERSION De la neige en graupel ACCRETION des gouttelettes par les gouttes Diminution des graupel par CROISSANCE HUMIDE de la grêle IOP2aIOP8 Bilans  Processus microphysique prédominants Précipitations orographiques 3D (MAP) Lascaux et Richard, 2005

16 (Keil et Cardinali, 2003) 32km : 150x150 8km : 145x145 2km : 150x150 over 51 levels IOP8 (F<1) IOP2a (F>1) 8 km 2 km Monte Lema S Pol Ronsard ECMWF  32 km 3 Doppler radars ( ) Précipitations orographiques 3D (MAP) Comment le flux sur terrain complexe modifie les mécanismes de croissance des particules précipitantes ? Lascaux et Richard, 2005