LES FLUX FORTS EN MEDITERRANÉE DANS AROME

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1 LES FLUX FORTS EN MEDITERRANÉE DANS AROME Cindy Lebeaupin Brossier Réunion DEPHY2 Toulouse 2-3 Novembre 2015

2 (1) contexte (2) présentation du modèle AROME (WMED) et des parametrisations des flux turbulents en mer dans SURFEX (3) exemples de champs de flux & régimes : mistral, sous la convection, sous le jet humide (4) problématiques

3 Contexte Evènements intenses en Mediterranée Évaluer le rôle des processus couplés O/A pendant les évènements fortement précipitants

4 Contexte Evènements intenses en Mediterranée Évaluer le rôle des processus couplés O/A pendant les évènements fortement précipitants Quantifier l'impact du couplage O/A sur la formation d'eau dense

5 AROME (WMED) & SURFEX Paramétrisations des flux à l'interface air-mer ocean : 41% Domaines AROME ocean : 47% AROME (Seity et al., 2011) : modèle de prévision haute-résolution de Météo-France AROME-WMED (Fourrié et al., 2015) cy38t1 / adaptation dynamique (sans assimilation) Δt=60s - Δx=2.5km - grille : 960 x 640 x 60 niveaux z Interface océanique : SURFEX (Masson et al. 2013): SEAFLUX SST constante, analyse à 00UT (in-situ + rappel à OSTIA J-1 06UT [Donlon et al., 2011]) Flux turbulents : ECUME (Belamari, 2005 ; Belamari and Pirani, 2007)

6 AROME (WMED) & SURFEX Paramétrisations des flux à l'interface air-mer Les flux turbulents de quantité de mouvement (τ), de chaleur sensible (H) et de chaleur latente (LE) sont les paramètres qui contrôlent les échanges d énergie entre la couche de mélange océanique (CMO) et la couche limite atmosphérique (CLA) Paramétrisation «bulk» ou aérodynamique globale (Businger, 1972, Liu et al., 1979) : Les flux turbulents s expriment en fonction des gradients de paramètres atmosphériques de base Hypothèses de fermeture pour déterminer les coefficients d échanges : Plusieurs degrés de raffinement dans les paramétrisations des flux avec la prise en compte d effets de surface : Rafales (augmentation artificielle du vent, w*) Variation de la densité près de l interface (Webb, 1980) Vagues (effet sur la rugosité de surface) Salinité de l eau de mer pour le calcul de q s Précipitations (τp,hp) Effets de peau

7 AROME (WMED) & SURFEX Paramétrisations des flux à l'interface air-mer Dans SURFEX (v7.3): Louis (1979) : bulk directe, CDn, CHn=CEn sont determinés à partir des fonctions de Louis Mondon and Redelsperger (1998) : fermeture sur u*, q*, θ*, θv* ECUME (Belamari, 2005 ; Belamari and Pirani, 2007) : fermeture par la calibration multi-campagne des coefficients d'échanges COARE 3.0 (Fairall et al. 2003) : fermeture par la résolution de la stabilité (Rib) en 3 itérations Lebeaupin Brossier, PhD, 2007 Lebeaupin Brossier et al., JGR, 2008

8 AROME (WMED) & SURFEX Lebeaupin Brossier, PhD, 2007 Lebeaupin Brossier et al., JGR, 2008 Paramétrisations des flux à l'interface air-mer Dans SURFEX (v7.3): Louis (1979) : bulk directe, CDn, CHn=CEn sont determinés à partir des fonctions de Louis Mondon and Redelsperger (1998) : fermeture sur u*, q*, θ*, θv* ECUME (Belamari, 2005 ; Belamari and Pirani, 2007) : fermeture par la calibration multi-campagne des coefficients d'échanges COARE 3.0 (Fairall et al. 2003) : fermeture par la résolution de la stabilité (Rib) en 3 itérations Flux (τ, LE) dans le golfe du Lion simulé par SURFEX (MESONH) LOUIS ECUME COARE

9 AROME (WMED) & SURFEX Lebeaupin Brossier, PhD, 2007 Lebeaupin Brossier et al., JGR, 2008 Paramétrisations des flux à l'interface air-mer Dans SURFEX (v7.3): Louis (1979) : bulk directe, CDn, CHn=CEn sont determinés à partir des fonctions de Louis Mondon and Redelsperger (1998) : fermeture sur u*, q*, θ*, θv* ECUME (Belamari, 2005 ; Belamari and Pirani, 2007) : fermeture par la calibration multi-campagne des coefficients d'échanges COARE 3.0 (Fairall et al. 2003) : fermeture par la résolution de la stabilité (Rib) en 3 itérations LOUIS ECUME COARE Température et rapport de mélange en vapeur d'eau simulés au premier niveau par MESONH

10 Flux en Méditerranée Rainaud, PhD, 2015 Flux de chaleur en régime de vent fort 27 Octobre 2012 (IOP16b) H max=463w/m2 max=1079w/m2 LE Flux (H, LE, W/m2) dans le golfe du Lion simulé par AROME-WMED (COARE 3.0) 3 régimes : Vent fort et air froid & sec (mistral, tramontane) Vent fort et air humide (flux de sud) Sous le système convectif précipitant (Baléares)

11 Flux en Méditerranée Rainaud, PhD, 2015 Flux de chaleur en régime de vent fort H COARE max=463w/m2 LE COARE max=1079w/m2 H ECUME max=1065w/m2 LE ECUME max=1439w/m2 Flux (H, LE, W/m2) dans le golfe du Lion simulé par AROME-WMED COARE 3.0 (haut) et ECUME (bas)

12 Flux en Méditerranée Rainaud, PhD, 2015 Flux de chaleur en régime de vent fort H non-cpl max=463w/m2 LE non-cpl max=1079w/m2 H cpl max=518w/m2 LE cpl max=1191w/m2 Flux (H, LE, W/m2) dans le golfe du Lion simulé par AROME-WMED (COARE 3.0 haut) et AROME-NEMO (bas)

13 Flux en Méditerranée Rainaud, PhD, 2015 Flux de chaleur en régime de vent fort LE non-cpl max=1079w/m2 LE cpl max=1191w/m2 Différences de SST (couplé non-cpl) Flux LE (W/m2) dans le golfe du Lion simulé par AROME-WMED (COARE 3.0 haut) et AROMENEMO (bas)

14 Problématiques Rares mesures de flux en mer par vent fort => Incertitudes! Paramétrisations : effet plus important que le champ de SST impact sur les basses couches atmosphériques (et sur la couche de mélange en couplé) déterminant pour le calcul de champ atmosphérique de surface : U10, V10 = f(cd ou τ), T2M = f(ch ou H) et Q2M = f(ch ou LE)

15 Problématiques Rares mesures de flux en mer par vent fort => Incertitudes! Paramétrisations : effet plus important que le champ de SST impact sur les basses couches atmosphériques (et sur la couche de mélange en couplé) déterminant pour le calcul de champ atmosphérique de surface : U10, V10 = f(cd ou τ), T2M = f(ch ou H) et Q2M = f(ch ou LE) Comment mieux connaître : les effets des précipitations/refroidissement sous orage/front de rafales? les effets des vagues/embruns? les effets couplés?