Assimilation à mésoéchelle des observations radar et GPS

1. Olivier Caumont, Xin Yan, Éric Wattrelot, Stéphanie Pradier-Vabre, Thibaut Montmerle, Geneviève Jaubert, Claudia Faccani, Véronique Ducrocq, François Bouttier 4e réunion des utilisateurs de Méso-NH 23-24 avril 2007 Assimilation à mésoéchelle des observations radar et GPS

2. 4e réunion des utilisateurs de Méso-NH, 23-24 avril 2007 ASSIMILATION RADAR ET GPS À MÉSOÉCHELLE Assimilation de données radar • Vitesses Doppler • RéflectivitésAssimilation de délais zénithaux GPS

3. ASSIMILATION DES DONNÉES RADAR • Format spécifique : • Z, Vr, code de qualité • BUFR (512 pixels x 512 pixels x nb élévations ; résolution 1 km)‏ : on assimile des volumes ! (= pas de mosaïque) • Réseau Aramis : • Disponible actuellement : • 23 radars dont • 8 bande S • 15 bande C Doppler • Attendu fin 2007 : • 1 bande C Doppler supplémentaire (Montancy)‏ • 2 « dopplérisations » de radars existants Doppler Radar Forthcoming Doppler Radar Forthcoming Radar with dble polar

4. 4e réunion des utilisateurs de Méso-NH, 23-24 avril 2007 ASSIMILATION RADAR ET GPS À MÉSOÉCHELLE Assimilation de données radar • Vitesses Doppler • Vent dans variable de contrôle du 3DVar Aladin • Méthode d'assimilation « classique » : codage de l'opérateur d'observation, du TL/AD, etc. • Développement en cours pour Aladin/Arome • RéflectivitésAssimilation de délais zénithaux GPS

5. Incréments de vent : radar de Trappes (9 élévations) 2006/07/04 18UTC

6. Profileurs de vent Radiosondages (o-g) (o-g) Avec radar CNTRL (o-a) (o-a) Validation avec d'autres types d'observations • Légère amélioration pour la prévision à 6h pour le vent en basse et moyenne troposphère • Expériences plus longues avec cycles d'assimilation en cours

7. 4e réunion des utilisateurs de Méso-NH, 23-24 avril 2007 ASSIMILATION RADAR ET GPS À MÉSOÉCHELLE Assimilation de données radar • Vitesses Doppler • Développement en cours pour Aladin/Arome • Vent dans variable de contrôle du 3DVar Aladin • Méthode d'assimilation « classique » : codage de l'opérateur d'observation, du TL/AD, etc. • Réflectivités • Réflectivités calculées à partir des rapports de mélange des hydrométéores (qui ne sont pas dans la variable de contrôle) • Méthode d'assimilation spécifique • Utilisable en mode recherche (système hybride : 3DVar Aladin via interface graphique Olive+prévisions Méso-NH). • Implantation en cours en vue d'une utilisation opérationnelle (Arome ou Aladin) • Assimilation de délais zénithaux GPS

8. 4e réunion des utilisateurs de Méso-NH, 23-24 avril 2007 Assimilation des réflectivités radar Colonnes de pseudo-observations (humidité,…) 3DVar Aladin/ Arome Inversion bayésienne 1D Réflectivités observées analyse Utilise : • Les colonnes de réflectivités observées • Les colonnes modèles d’humidité et de réflectivités simulées (issues de l’ébauche) Pour chaque colonne observée, trouve la colonne d’humidité la plus probable. prévision Méso-NH/ Arome Principe de la méthode 1D+3DVar :

9. 4e réunion des utilisateurs de Méso-NH, 23-24 avril 2007 assim12→13 pluvios assim12 cycle d'assimilation 12 UTC : radar+surface 13 UTC 14 UTC : radar 15 UTC assim12→14 assim12→15 sans assim (ébauche=analyse Arpege à 12 UTC) Z assimilé rv a-g (g/g) 13 UTC à 2 km MSL Z assimilé rv a-g (g/g) rv g (g/g) Assimilation des réflectivités radar 8 sept. 2002 Cumuls précips au sol (mm) 15 UTC →21 UTC

10. 4e réunion des utilisateurs de Méso-NH, 23-24 avril 2007 ASSIMILATION RADAR ET GPS À MÉSOÉCHELLE Assimilation de données radar • Vitesses Doppler • Réflectivités • Assimilation de délais zénithaux GPS (ZTD) • ZTD fonction de P, e, T  assimilation « classique » • 2 opérateurs d’observation existants (CEP et Micado) • Cycle d’assimilation ALADIN sur le mois de septembre 2005 : impact neutre sur la prévision à 6 heures d’échéance • Version CEP opérationnelle dans la chaîne ALADIN/France

11. ZWD ZTD ZHD Niell mapping function Zenith projection GPS receiver Assimilation de délais zénithaux GPS Coupe verticale Coupe horizontale Expérience à une observation Impact principalement sur l’humidité Incrément en vapeur d’eau Humidité relative Incrément en humidité relative Incrément en température

12. Observations pluviométriques Précipitations cumulées entre le 08/09/2005 à 06UTC et le 09/09/2005 à 06UTC (T0+6  T0+30) cumul 24H(mm) Exp ALADIN avec assimilation ZTD Exp ALADIN Oper • Impact légèrement positif sur la prévision à 24h d'Aladin Différence ZTD-OPER

13. 4e réunion des utilisateurs de Méso-NH, 23-24 avril 2007 CONCLUSIONS & PERSPECTIVES Conclusions • Assimilation vitesses Doppler avec Aladin/Arome bientôt disponible • Assimilation réflectivités avec Méso-NH+Aladin possible mais lourde ; avec Arome/Aladin implantation en cours • Assimilation GPS Arome/Aladin opérationnelle Perspectives • Utilisation des données COPS (été 2007) pour valider et régler l'assimilation à mésoéchelle • GPS : Tester l’apport d’un réseau plus dense (données OHM-CV, COPS) sur la prévision à haute résolution Meso-NH • Revisiter la méthode de sélection des observations (en cours) • station retenue • station non retenue

14. 4e réunion des utilisateurs de Méso-NH, 23-24 avril 2007 Assimilation de données réelles CTRL (SOL)‏ ASSIM (SOL+RAD)‏ biais 0,31 -0,88 eqm 14,0 15,6 corrélation 0,44 0,53 ETS(0,1 mm)‏ 0,24 0,19 ETS(1 mm)‏ 0,22 0,27 ETS(10 mm)‏ 0,25 0,31 OBS SOL SOL+RAD Cumuls de précipitations (mm)‏ de 12 à 18 UTC (runs à partir d’analyses Arpege à 12 UTC)‏

15. http://www.knmi.nl/samenw/egvap/validation/ Obs-prévision Aladin différence d’altitude entre le relief modèle et la stationGPS Nécessité de sélectionner les données et de les débiaiser par rapport au modèle de prévision Réseau GPS opérationnel • station retenue • station non retenue 449 stations GPS, 11 centres de traitement F. Masson, LDL