Influence des conditions initiales sur un événement de précipitations intenses

1. Influence des conditions initiales sur un événement de précipitations intenses Sébastien ARGENCE Evelyne RICHARD Dominique LAMBERT Laboratoire d’Aérologie, Toulouse 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

2. Plan de la présentation • Contexte scientifique et objectifs • Configuration expérimentale • Résultats • Impact sur la prévision des précipitations • Impact sur la couverture nuageuse • Impact sur la dynamique petite et grande échelle • Sensibilité de l’événement aux flux de surface • Conclusions et travaux en cours 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

3. 1. Contexte scientifique et objectifs • Etude menée dans le cadre des projets CYPRIM et MEDEX • Objectif : évaluer la prévisibilité des phénomènes convectifs en région Méditerranéenne • On se focalise ici sur l’impact des conditions initiales fournies à Méso-NH dans un cas de cyclogénèse associée à de fortes précipitations sur le nord de l’Afrique 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

4. 2. Configuration expérimentale Domaine 10 km • Domaine 1 : 10 km Convection paramétrée 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

5. 2. Configuration expérimentale Domaine 10 km • Domaine 1 : 10 km Convection paramétrée • Domaine 2 : centrée sur Alger Convection résolue Alger Domaine 2 km 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

6. 2. Configuration expérimentale 10 00UTC 06UTC 12UTC 18UTC 9 Nov. 00UTC ARP01 ARP02 ARP03 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

7. 2. Configuration expérimentale 10 00UTC 06UTC 12UTC 18UTC 9 Nov. 00UTC ARP01 = référence ARP02 ARP03 On génère un jeu de 3 états atmosphériques différents le 9 novembre 2001 à 12 UTC 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

8. 3. Résultats Simulation des pluies à 10 km de résolution ARP01 ARP02 ARP03 mm Pluies cumulées sur 6 heures : 10 novembre 6-12UTC Simulations (couleurs) et pluviomètres (carrés colorés) ARP01 et ARP02 reproduisent des cumuls réalistes sur les côtes Algériennes. ARP03 est la simulation qui diverge le plus de la référence (ARP01) 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

9. 3. Résultats Simulation des pluies à 2 km de résolution ARP03 ARP01 ARP02 mm Pluies cumulées sur 6 heures : 10 novembre 6-12UTC Simulations (couleurs) et pluviomètres (carrés colorés) ARP01 et ARP02 reproduisent des cumuls réalistes dans la région d’Alger. ARP03 est la simulation qui diverge le plus de la référence (ARP01) 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

10. 3. Résultats Simulation de la couverture nuageuse à 10 km de résolution • Canal utilisé : Infrarouge de METEOSAT7 (bande 10,5 - 12,5 µm) • Objectif : Comparer statistiquement des températures de brillances observées et simulées par Méso-NH • Méthode : • Projection des observations sur le domaine à 10 km de résolution • Génération de températures de brillances synthétiques à partir des simulations  utilisation du code de transfert radiatif RTTOV • Comparaison statistique : scores continues (R, RMSE) et catégoriels (ETS, FAR…) avec un seuil de 250 K(caractérisant les nuages hauts) 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

11. 3. Résultats Couverture nuageuse : simulations vs. observations Run parfait : R = 1 RMSE = 0 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

12. 3. Résultats Couverture nuageuse : simulations vs. observations Run parfait : R = 1 RMSE = 0 ARP01 et ARP02 reproduisent bien la couverture nuageuse durant la matinée du 10 novembre 2001 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

13. 3. Résultats Couverture nuageuse : simulations vs. observations Run parfait : ETS = 1 POD = 1 FAR = 0 ARP01 et ARP02 reproduisent bien la couverture nuageuse durant la matinée du 10 novembre 2001 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

14. 3. Résultats Couverture nuageuse : simulations vs. ARP01 ARP02 est la simulation qui diffère le moins de la référence 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

15. 3. Résultats Couverture nuageuse : simulations vs. ARP01 ARP02 est la simulation qui diffère le moins de la référence 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

16. 3. Résultats m Différences dans les conditions initiales ARP01 - ARP02 ARP01 - ARP03 9 novembre 12 UTC : Différences sur le Z500 (couleurs) et la PMER (hPa, traits noirs) Les différences sont situées au même endroit. ARP03 est la simulation qui diffère le plus de la référence (ARP01). 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

17. 3. Résultats m Impact des conditions initiales sur la dynamique ARP01 - ARP02 ARP01 - ARP03 10 novembre 02 UTC : Différences sur le Z500 (couleurs) et la PMER (hPa, traits noirs) ARP03 crée un thalweg plus profond et une dépression très creuse sur le nord-est de l’Algérie. 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

18. 3. Résultats m Impact des conditions initiales sur la dynamique ARP01 - ARP02 ARP01 - ARP03 10 novembre 02 UTC : Différences sur le Z500 (couleurs) et la PMER (hPa, traits noirs) 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

19. 12 10 8 6 4 2 13500 12000 10500 9000 7500 6000 4500 3000 1500 0 ARP03 PVU -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0.5 1 1.5 2 2.5 m.s-1 3. Résultats m Impact des conditions initiales sur la dynamique ARP01 - ARP02 ARP01 - ARP03 10 novembre 02 UTC : Tourbillon potentiel (surfaces grisées), W (couleurs) et vent transversal(Traits noirs, m.s-1) 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

20. 3. Résultats Impact des conditions initiales sur la dynamique ARP01 ARP02 ARP03 W.m-2 10 novembre 08 UTC : flux de surface (couleurs, température + humidité) et vent horizontal à 1000 m La position du cyclone conditionne celle du jet de basse-couche et des échanges air-mer. 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

21. 3. Résultats Impact des conditions initiales sur la dynamique ARP01 ARP02 ARP03 W.m-2 10 novembre 08 UTC : flux de surface (couleurs, température + humidité) et vent horizontal à 1000 m ARP01 ARP02 ARP03 W.m-2 Flux de surface (couleurs, température + humidité) et vent vertical à 500 hPa > 1 m.s-1 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

22. 4. Conclusions et travaux en cours • Pour ce cas particulier, la dynamique grande échelle semble contrôler le développement du cyclone de surface • L’erreur de prévision (par rapport à la simulation de référence) la plus grande correspond à l’état initial le plus éloigné de la référence • Le couplage du thalweg d’altitude et du cyclone de surface conditionne en grande partie la position des précipitations • Uneétude parallèle a été menée avec des analyses du CEPMMT  résultats similaires • Les flux de température et humidité sont prépondérant pour le maintient de la convection au-dessus de la mer. • Actuellement, des travaux plus poussés sont menés dans le cadre du projet COPS 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

23. 10 00UTC 12UTC 9 Nov. 00UTC 12UTC ARPNF1 ARPNF2 3. Résultats Sensibilité de l’événement aux flux de T° et d’humidité • Objectif : évaluer de quelle manière les flux de T° et d’humidité influent sur la cyclogénèse étudiée • Méthode : Génération de deux simulations dans lesquelles ces flux sont supprimés (ARPNF1 et ARPNF2) 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

24. 3. Résultats Sensibilité de l’événement aux flux de T° et d’humidité 10 novembre 12 UTC : PMER (hPa, traits noirs), e à 900 hPa (couleurs) et CAPE > 500 J.Kg-1(isoligne noir épais) ARP01 ARP03 ARPNF1 produit un faible cyclone au sud de l’Atlas. ARPNF2 produit un cyclone assez « creux ». ARPNF1 ARPNF2 K 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007

25. 3. Résultats Sensibilité de l’événement aux flux de T° et d’humidité ARPNF2 ARPNF1 PVU 10 novembre 02 UTC : PMER (hPa, traits noirs), Tourbillon potentiel intégré entre 150 et 500 hPa (couleurs) et W > 0.5 m.s-1(isoligne noir épais) Il y a intéraction entre les basses couches et les hautes couches de la troposphère dans ARPNF1 au travers de mouvements convectifs générés sous l’anomalie d’altitude. 4ème Réunion des utilisateurs de Méso-NH – 23 et 24 avril 2007