Amélioration du schéma bulk à 2 moment pour les simulations LES de nuages de couche limite. O. Thouron, J.L Brenguier, F. Burnet.

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1 Amélioration du schéma bulk à 2 moment pour les simulations LES de nuages de couche limite. O. Thouron, J.L Brenguier, F. Burnet

2 Part 1/7: Introduction Impact de l’entrainement sur le spectre de gouttelette Mélange avec une masse d’air sec: Dilution de la concentration Evaporation N / No RVRV R VO 3 3 Inhomogène N  dilution + évaporations R v constant Homogène N  dilution R v  évaporation Parcelle nuageuse initiale : - No: concentration initiale - Rvo: rayon volumique initial

3 DYCOMS-II RF03 SCMS-11/08 Burnet and Brenguier, JAS 2007 Part 1/7: Introduction Impact de l’entrainement sur le spectre de gouttelette

4 Question: Comment ce processus affecte il les propriétés radiatives et l’efficacité de précipitation du nuage? Outil: Modèle de recherche méso-NH: Configuration LES Schéma bulk à 2 moments: contenu en eau et concentration Condensation/Evaporation: ajustement à saturation Activation: diagnostique de la sursaturation maximum Mélange Homogène: concentration constante Part 1/7: Introduction Evaluer et améliorer les paramétrisations

5 Part 2/7: Evaluation Domaine: 5*5 km 2 avec une résolution horizontale de 50 m Résolution verticale de 10m dans la CN 2 cas idéalisés : Rapport de mélange en vapeur d’eau (g.m -2 ) Altitude 10 8 6 Cas Humide Cas sec

6 Part 2/7: Evaluation Sec Humide

7 Sommet  Dilution N + Diagnostique de S max Activation au sommet du nuage Ajustement à saturation inapproprié à l’étude du mélange par entrainement Sec Humide Part 2/7: Evaluation

8 Part 3/7: Développement

9 Condensation Modèle sans ajustement  diagnostique de S Part 3/7: Développement

10 Condensation Modèle sans ajustement  diagnostique de S: Part 3/7: Développement

11 Condensation Modèle sans ajustement  diagnostique de S:  Taux de condensation et activation calculés à partir de la saturation maximum rencontrée par l’air nuageux durant dt: Approche valable pour des pas de temps < 0.5 s Solution numérique  pronostique de S Part 3/7: Développement

12 Pronostique de S: Part 3/7: Développement

13 Sec Humide Ajustement à saturation Diagnostique de la saturation maximum Mélange homogène Cas 1 Cas 2 Pronostique de la saturation Mélange homogène Part 4/7: Résultats

14 Sec Humide Ajustement à saturation Diagnostique de la saturation maximum Mélange homogène Cas 1 Cas 2 Pronostique de la saturation Mélange homogène Part 4/7: Résultats

15 Sec Humide Ajustement à saturation Diagnostique de la saturation maximum Mélange homogène Cas 1 Cas 2 Pronostique de la saturation Mélange homogène Part 4/7: Résultats

16 Ajustement à saturation Diagnostique de la saturation maximum Mélange homogène Cas 1 Cas 2 Pronostique de la saturation Mélange homogène Cas Sec Part 4/7: Résultats

17 Ajustement à saturation Diagnostique de la saturation maximum Mélange homogène Cas 1 Cas 2 Pronostique de la saturation Mélange homogène Cas 3 Pronostique de la saturation Mélange paramétré Mélange homogène/inhomogène: Homogène: toutes les gouttelettes sont exposées à la sous-saturation Temps d’évaporation > temps d’homogénéisation Inhomogène: Certaines gouttelettes sont totalement évaporées, les restantes ne sont pas affectées : Temps d’évaporation < temps d’homogénéisation Part 5/7: Mélange paramétré

18 Cas sec Cas 3 Cas 2 Cas 2: Pronostic de la saturation et mélange homogène Cas 3: Pronostic de la saturation et mélange paramétré Cas humide Part 5/7: Mélange paramétré

19 Sec Humide Rayon volumique: efficacité de précipitation Concentration: propriétés radiatives ondes courtes Au sommet du nuage, LWC : longwave radiative properties Cas 2: Pronostic de la saturation et mélange homogène Cas 3: Pronostic de la saturation et mélange paramétré Part 6/7: Résultats

20 Etude du mélange par entraînement  pronostique de la saturation Paramétrisation du mélange: comparaison du temps d’évaporation au temps d’homogénéisation Impact non négligeable des différents schémas sur la microphysique (LWC, N and Rv). Conclusions Simulations de cas observés et comparaison avec les observations Etudier l’impact du mélange par entraînement sur les propriétés radiatives et l’efficacité de précipitation des nuages de couche limite Travaux à venir Part 7/7: Conclusions et perspectives

21 Dry case Cas 2 Cas 1 Case 1: Adjustment at saturation and diagnose of the maximum saturation Case 2: Prognostic of the saturation Wet case Part 2/3: Résultats

22

23 Part 3/3: Parameterisation Improvement Dry case Cloud TOP EDGE

24 Part 3/3: Parameterisation Improvement Dry case Cloud TOP EDGE

25 Part 2/3: Parameterisation Improvement Cumulus case: verticale resolution of 50 m Homogeneous heterogeneous

26 Part 2/3: Parameterisation Improvement Cumulus case: verticale resolution of 50 m

27 Part 2/3: Parameterisation Improvement