Variabilité climatique hivernale aux latitudes extratropicales de l'hémisphère nord:

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1 Variabilité climatique hivernale aux latitudes extratropicales de l'hémisphère nord: importance d'une stratosphère réaliste dans le modèle ARPEGE - Climat Gaëlle Ouzeau

2 Motivations 2 Influence de la stratosphère sur la variabilité climatique extratropicale dans l H.N, contribution à la prévisibilité aux échelles mensuelles à saisonnières (H. Douville, GRL 2009 ; Baldwin and Dunkerton, Nature 2001 ). Nécessité d une stratosphère réaliste pour la prévisibilité saisonnière hivernale (Ouzeau et al., GRL 2011). Manque de variabilité et de prévisibilité de la stratosphère dans les modèles actuels (Maycock et al. 2009) Etude de l effet de la résolution verticale de la stratosphère : Expériences de prévisions saisonnières C31 / C41, comparaison avec stratosphère parfaite NGP 2/18

3 Z500 Tmin anomalies Frequency of cold days ERA - I ERA - I ERA - I Contrôle R=0.56 Contrôle R=0.69 Contrôle R=0.58 Nudging R= 0.83 Nudging R= 0.78 Nudging R= 0.74 Une meilleure simulation de la stratosphère est un enjeu majeur non Tmin anomalies seulement pour la prévisibilité du signal NAO saisonnier, mais aussi pour l occurrence de vagues de froid sur DJF l Europe Z500 du nord Ouzeau et al., GRL /18

4 Motivations 4 Influence de la stratosphère sur la variabilité climatique extratropicale dans l H.N, contribution à la prévisibilité aux échelles mensuelles à saisonnières (H. Douville, GRL 2009 ; Baldwin and Dunkerton, Nature 2001). Nécessité d une stratosphère réaliste pour la prévisibilité saisonnière hivernale (Ouzeau et al., GRL 2011). Manque de variabilité et de prévisibilité de la stratosphère dans les modèles actuels (Maycock et al. 2009). Etude de l effet de la résolution verticale de la stratosphère : Expériences de prévisions saisonnières C31 / C41, comparaison avec stratosphère parfaite NGP 4/18

5 Expériences de prévision saisonnière : C31 / C41 5 Simulations d ensemble 31 membres type AMIP (forçage SST AMIP, SURFEX) : initialisés au 1 er novembre, restarts atmosphériques perturbés 50 hivers NDJF Grille horizontale tl63 2 grilles verticales : Low top C31 31 niveaux verticaux High top C41 41 niveaux verticaux 5/18

6 Expérience de prévision saisonnière stratosphère parfaite: NGP 6 Simulation d ensemble 5 membres : NGP 50 hivers NDJF Grille horizontale tl63 Grille verticale 31 niveaux Relaxation globale de la stratosphère vers les réanalyses (points de grille) au-delà de 100hPa 6/18

7 Climatologie DJF U 50/850 hpa 7 - Biais vent zonal à 50 hpa aux hautes latitudes marqué pour C41 - C31 et C41 équivalentes à 850 hpa - Impact à 850 hpa de la relaxation stratosphérique 7/18

8 Biais vent zonal et température NGP ERA40 C31 ERA40 C41 ERA40 C31 - NGP C31 - C41 - Vortex polaire trop faible en C41 (origine dynamique, problèmes réglages C41?) - Biais froid stratosphère équatoriale en C41 (problème flux radiatifs?) 8/18

9 Ecart-type vent zonal et température NGP - ERA40 C31 - ERA40 C41 ERA40 C31 - NGP C31 - C41 - Manque de variabilité équatoriale C31/C41 - Une meilleure variabilité stratosphérique extratropicale conduit à plus de variabilité jusque dans la troposphère 9/18

10 Modes AO et NAO AO : EOF SLP NAO : EOF Z500 1ere composante 2e composante 10/18

11 Scores (ACC) pour U Meilleurs scores en C41 dans la stratosphère équatoriale - Scores équivalents aux extratropiques 11/18

12 Scores (ACC) pour Z500 et U Z500 U850 - Scores C31/C41 équivalents dans la troposphère extratropicale - C41 bénéfique régionalement? 12/18

13 Indice QBO Novembre / DJF C41 C31 NGP 13 13/18

14 Indice PNJ (U50 [55N-65N;180W-180E]) Novembre / DJF C41 C31 NGP 14 14/18

15 Indice NAO Novembre / DJF C41 C31 NGP 15 15/18

16 16 Skill Scores quotidiens sur le géopotentiel - North Polar Cap % 16/18

17 Conclusions et perspectives 17 Etude de l effet de la résolution verticale stratosphérique sur une longue période , 31 membres NGP vs C31 : Stratosphère réaliste => Amélioration état moyen / variabilité jusque dans la troposphère Indice NAO plus réaliste avec relaxation stratosphérique C41 vs C31 : Pas d amélioration (voire dégradation?) de la stratosphère en terme d état moyen/variabilité/prévisibilité, en dehors de la QBO Solution intermédiaire: Nudging vers une stratosphère statistique 17/18

18 Merci de votre attention!

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