Assimilation hybride Aladin-3DVAR/ état d avancementd

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1 Assimilation hybride Aladin-3DVAR/ 3DVAR/Meso-NH: état d avancementd Geneviève Jaubert, François Bouttier, Véronique Ducrocq, Frédéric Duret, Claude Fischer Météo-France /CNRM

2 Plan Acquis: initialisation de Méso-NH à partir d analyses à mésoéchelle par interpolation optimale Présentation de l outil d assimilation hybride Réglages des statistiques Premiers tests (cas du Gard 2002)

3 Initialisation de Méso-NH à partir d analyses à mésoéchelle Analyses par interpolation optimale (CANARI/DIAGPACK) modèle Aladin Réglages pour la convection à mésoéchelle (Calas et al 2000, Ricard 2002, Ducrocq et al 2002, Nuret et al 2005) sur le domaine Aladin France, résolution 9.6 km Données utilisées: données de surface (SYNOP), imagerie IR et classification nuageuse METEOSAT, réflectivité RADAR

4 Œ Sensit ivit y t o init ial condit ions Gard f lash- f lood (8-9 Sept. 2002) Ducrocq V, F.Bouttier Météo-France SRNWP/Met Office/Hirlam workshop on Variational Methods Exeter (UK) Nov 2004 Raingauges Nîmes + MESO-NH (2.5km) Obser vat ions (Ducrocq et al, 2004) I nit ial Condit ions : ARPEGE analysis 12UTC, 08/ 09/ 02 Nîmes r adar + Nîmes+ 12- h accumulated précipitation f rom 12 UTC, 8 Sept to 00 UTC, 9 Sept 2002

5 Œ Sensit ivit y t o init ial condit ions Gard f lash- f lood (8-9 Sept. 2002) Ducrocq V, F.Bouttier Météo-France SRNWP/Met Office/Hirlam workshop on Variational Methods Exeter (UK) Nov 2004 Raingauges Nîmes + MESO-NH (2.5km) Obser vat ions (Ducrocq et al, 2004) I nit ial Condit ions : ARPEGE analysis 12UTC, 08/ 09/ 02 Nîmes r adar + Nîmes+ 12- h accumulated précipitation f rom 12 UTC, 8 Sept to 00 UTC, 9 Sept 2002

6 Œ Sensit ivit y t o init ial condit ions Gard f lash- f lood (8-9 Sept. 2002) Ducrocq V, F.Bouttier Météo-France SRNWP/Met Office/Hirlam workshop on Variational Methods Exeter (UK) Nov 2004 Raingauges Nîmes + MESO-NH (2.5km) Obser vat ions (Ducrocq et al, 2004) I nit ial Condit ions : ARPEGE analysis 12UTC, 08/ 09/ 02 Nîmes r adar + Nîmes+ 12- h accumulated précipitation f rom 12 UTC, 8 Sept to 00 UTC, 9 Sept 2002

7 Sensit ivit y t o init ial condit ions I nit ial Condit ions V, : Ducrocq Ducrocq et al (2000) I nit ialisat ion 12UTC, 08/ 09/ 02 F.Bouttier Météo-France + Gard f lash- f lood (8-9 Sept. 2002) SRNWP/Met Office/Hirlam workshop on Variational Methods Exeter (UK) Nov 2004 Raingauges Nîmes + (Ducrocq et al, 2004) MESO-NH (2.5km) Obser vat ions I nit ial Condit ions : ARPEGE analysis 12UTC, 08/ 09/ 02 Nîmes r adar + Nîmes h accumulat ed précipit at ion f rom 12 UTC, 8 Sept t o 00 UTC, 9 Sept 2002

8 Analyse interpolation optimale à 2.5 km Canari/Diagpack, mêmes réglages que pour le 10 km, mais relief à 2.5 km, modèle Aladin Foehn dans la vallée du Rhin (MAP) (Jaubert et al 2005) -Reliefs Aladin issus de fichiers Méso-NH -Analyses à 10 km et 2.5 km -Simulation Méso-NH initialisée par ces 2 analyses

9 Analyse interpolation optimale à 2.5 km Evolution temporelle du profil vertical de température potentielle à Rankweil (vallée du Rhin) MAP Foehn IOP15 Données RASS Jaubert et al 2005

10 Analyse interpolation optimale à 2.5 km Evolution temporelle du profil vertical de température potentielle à Rankweil (vallée du Rhin) MAP Foehn IOP15 Init: ARPEGE Données RASS Jaubert et al 2005

11 Analyse interpolation optimale à 2.5 km Evolution temporelle du profil vertical de température potentielle à Rankweil (vallée du Rhin) MAP Foehn IOP15 Init: ARPEGE Données RASS Init: I/O km Jaubert et al 2005

12 Apport des analyses en I/O Une analyse mésoéchelle permet des simulations Méso-NH de meilleure qualité, aussi bien sur des cas convectifs que sur un cas d écoulement sur relief Les basses couches, souvent mal initialisées par une analyse de grande échelle (refroidissement sous orage, refroidissement nocturne en vallée), bénéficient de l analyse des données de surface Importance de l humidité souvent mal analysée dans les modèles de grande échelle Une analyse à très haute résolution (2.5 km) permet d utiliser les observations en montagne, situées en général dans les vallées.

13 Système d assimilation hybride 3D-Var/ALADIN Var/ALADIN-MESO-NH Cycle d Assimilat ion AROTOOLS Analyse 3D-Var Aladin Simulat ion Méso-NH Dur ée : 0 à 12 heur es Cycle: 1 à 6 heur es 2 modèles imbr iqués (10km et 2.5 km) Simulat ion Méso-NH Échéances : 24 à 36 heur es 2 modèles imbr iqués (10km et 2.5 km)

14 Système d assimilation hybride 3D-Var/ALADIN Var/ALADIN-MESO-NH Cycle d Assimilat ion AROTOOLS Analyse 3D-Var Aladin Simulat ion Méso-NH Dur ée : 0 à 12 heur es Cycle: 1 à 6 heur es 2 modèles imbr iqués (10km et 2.5 km) Simulat ion Méso-NH Échéances : 24 à 36 heur es 2 modèles imbr iqués (10km et 2.5 km)

15 Système d assimilation hybride 3D-Var/ALADIN Var/ALADIN-MESO-NH Cycle d Assimilat ion Analyse 3D-Var Aladin AROTOOLS AROTOOLS Simulat ion Méso-NH Dur ée : 0 à 12 heur es Cycle: 1 à 6 heur es 2 modèles imbr iqués (10km et 2.5 km) Simulat ion Méso-NH Échéances : 24 à 36 heur es 2 modèles imbr iqués (10km et 2.5 km)

16 Système d assimilation hybride 3D-Var/ALADIN Var/ALADIN-MESO-NH Cycle d Assimilat ion Analyse 3D-Var Aladin AROTOOLS AROTOOLS Simulat ion Méso-NH Dur ée : 0 à 12 heur es Cycle: 1 à 6 heur es 2 modèles imbr iqués (10km et 2.5 km) Simulat ion Méso-NH Échéances : 24 à 36 heur es 2 modèles imbr iqués (10km et 2.5 km)

17 Système d assimilation hybride 3D-Var/ALADIN Var/ALADIN-MESO-NH Cycle d Assimilat ion Analyse 3D-Var Aladin AROTOOLS AROTOOLS Simulat ion Méso-NH Dur ée : 0 à 12 heur es Cycle: 1 à 6 heur es 2 modèles imbr iqués (10km et 2.5 km) Simulat ion Méso-NH Échéances : 24 à 36 heur es 2 modèles imbr iqués (10km et 2.5 km)

18 Système d assimilation hybride 3D-Var/ALADIN Var/ALADIN-MESO-NH Analyse 3D-Var ALADI N (cycle28t 1, gér é sous OLI VE) Obser vat ions Obsoul Covar iances d er r eur s modèle (J b) Covar iances d er r eur s d obser vat ion (J o) Dir ect ives Namlist s obspr ep analyse Bat odb Merge Lamflag Reduce merger scr eening obsccma minim Analyse Aladin spect r al St at ist iques d obser vat ions Fichier s en ent r ée Fichier s en sor t ie

19 Système d assimilation hybride 3D-Var/ALADIN Var/ALADIN-MESO-NH Analyse 3D-Var ALADI N (cycle28t 1, gér é sous OLI VE) Ebauche Aladin spect r al Obser vat ions Obsoul Covar iances d er r eur s modèle (J b) Covar iances d er r eur s d obser vat ion (J o) Dir ect ives Namlist s obspr ep analyse Bat odb Merge Lamflag Reduce merger scr eening obsccma minim Analyse Aladin spect r al St at ist iques d obser vat ions Fichier s en ent r ée Fichier s en sor t ie

20 Système d assimilation hybride 3D-Var/ALADIN Var/ALADIN-MESO-NH Analyse 3D-Var ALADI N (cycle28t 1, gér é sous OLI VE) Ebauche Aladin spect r al Obser vat ions Obsoul Covar iances d er r eur s modèle (J b) Covar iances d er r eur s d obser vat ion (J o) Dir ect ives Namlist s obspr ep analyse Bat odb Merge Lamflag Reduce merger scr eening obsccma minim Analyse Aladin spect r al St at ist iques d obser vat ions Fichier s en ent r ée Fichier s en sor t ie

21 Système d assimilation hybride 3D-Var/ALADIN Var/ALADIN-MESO-NH Analyse 3D-Var ALADI N (cycle28t 1, gér é sous OLI VE) Ebauche Aladin spect r al Obser vat ions Obsoul Covar iances d er r eur s modèle (J b) Covar iances d er r eur s d obser vat ion (J o) Dir ect ives Namlist s obspr ep analyse Bat odb Merge Lamflag Reduce merger scr eening obsccma minim Analyse Aladin spect r al St at ist iques d obser vat ions Fichier s en ent r ée Fichier s en sor t ie

22 Système d assimilation hybride 3D-Var/ALADIN Var/ALADIN-MESO-NH Analyse 3D-Var ALADI N (cycle28t 1, gér é sous OLI VE) Ebauche Aladin spect r al Obser vat ions Obsoul Covar iances d er r eur s modèle (J b) Covar iances d er r eur s d obser vat ion (J o) Dir ect ives Namlist s obspr ep analyse Bat odb Merge Lamflag Reduce merger scr eening obsccma minim Analyse Aladin spect r al St at ist iques d obser vat ions Fichier s en ent r ée Fichier s en sor t ie

23 Système d assimilation hybride Out ils développés pour l assimilat ion hybr ide AROTOOLS F.Bout t ier, P.Riber e, F.Dur et, G.J auber t Ebauche Meso-NH Obser vat ions expér iment ales J B Aladin oper Fichier s en ent r ée mnh2ald En developpement j bconv Ebauche Aladin spect r al Obser vat ions Obsoul Covar iances d er r eur s modèle(j b) Covar iances d er r eur s d obser vat ion (J o) Dir ect ives Namelist s Fichier s en sor t ie

24 Système d assimilation hybride Out ils développés pour l assimilat ion hybr ide AROTOOLS F.Bout t ier, P.Riber e, F.Dur et, G.J auber t Ebauche Meso-NH Obser vat ions expér iment ales J B Aladin oper Fichier s en ent r ée mnh2ald En developpement j bconv Ebauche Aladin spect r al Obser vat ions Obsoul Covar iances d er r eur s modèle(j b) Covar iances d er r eur s d obser vat ion (J o) Dir ect ives Namelist s Fichier s en sor t ie

25 Système d assimilation hybride Out ils développés pour l assimilat ion hybr ide AROTOOLS F.Bout t ier, P.Riber e, F.Dur et, G.J auber t Ebauche Meso-NH Obser vat ions expér iment ales J B Aladin oper Fichier s en ent r ée mnh2ald En developpement j bconv Ebauche Aladin spect r al Obser vat ions Obsoul Covar iances d er r eur s modèle(j b) Covar iances d er r eur s d obser vat ion (J o) Dir ect ives Namelist s Fichier s en sor t ie

26 Système d assimilation hybride Out ils développés pour l assimilat ion hybr ide AROTOOLS F.Bout t ier, P.Riber e, F.Dur et, G.J auber t Ebauche Meso-NH Obser vat ions expér iment ales J B Aladin oper Fichier s en ent r ée mnh2ald En developpement j bconv Ebauche Aladin spect r al Obser vat ions Obsoul Covar iances d er r eur s modèle(j b) Covar iances d er r eur s d obser vat ion (J o) Dir ect ives Namelist s Fichier s en sor t ie

27 Système d assimilation hybride 3D-Var/ALADIN Var/ALADIN-MESO-NH Analyse 3D-Var ALADI N (cycle28t 1, gér é sous OLI VE) Ebauche Aladin spect r al Obser vat ions Obsoul Covar iances d er r eur s modèle (J b) Covar iances d er r eur s d obser vat ion (J o) Dir ect ives Namlist s obspr ep analyse Bat odb Merge Lamflag Reduce merger scr eening obsccma minim Analyse Aladin spect r al St at ist iques d obser vat ions Fichier s en ent r ée Fichier s en sor t ie

28 Système d assimilation hybride 3D-Var/ALADIN Var/ALADIN-MESO-NH Analyse 3D-Var ALADI N (cycle28t 1, gér é sous OLI VE) Ebauche Aladin spect r al Obser vat ions Obsoul Covar iances d er r eur s modèle (J b) Covar iances d er r eur s d obser vat ion (J o) Dir ect ives Namlist s obspr ep analyse Bat odb Merge Lamflag Reduce merger scr eening obsccma minim Analyse Aladin spect r al St at ist iques d obser vat ions Fichier s en ent r ée Fichier s en sor t ie

29 Système d assimilation hybride Analyse Aladin spect r al Ebauche Aladin spect r al ald2mnh Analyse Méso-NH SPAWNI NG 1 Balance anélast ique Analyse Méso-NH balancée Fichier s en ent r ée Fichier s en sor t ie

30 Système d assimilation hybride Out ils développés pour l assimilat ion hybr ide AROTOOLS et adapt at ion des out ils Méso-NH Analyse Aladin spect r al Ebauche Aladin spect r al ald2mnh Analyse Méso-NH SPAWNI NG 1 Balance anélast ique Analyse Méso-NH balancée Fichier s en ent r ée Fichier s en sor t ie

31 Système d assimilation hybride Out ils développés pour l assimilat ion hybr ide AROTOOLS et adapt at ion des out ils Méso-NH Ebauche Méso-NH Analyse Aladin spect r al Ebauche Aladin spect r al ald2mnh Analyse Méso-NH SPAWNI NG 1 Balance anélast ique Analyse Méso-NH balancée Fichier s en ent r ée Fichier s en sor t ie

32 Système d assimilation hybride Out ils développés pour l assimilat ion hybr ide AROTOOLS et adapt at ion des out ils Méso-NH Ebauche Méso-NH Analyse Aladin spect r al Ebauche Aladin spect r al ald2mnh Analyse Méso-NH SPAWNI NG 1 Balance anélast ique Analyse Méso-NH balancée Fichier s en ent r ée Fichier s en sor t ie

33 Système d assimilation hybride 3D-Var/ALADIN Var/ALADIN-MESO-NH Interface de développement Olive

34

35 Interface de gestion des jobs crées sous Olive

36 Contraintes sur les domaines - domaines carrés, centre de projection au centre du domaine - taille: 288 x 288 points - maille: 9.6 km (maille ALADIN) et 2.4 km - niveaux verticaux k Méso-NH proches des niveaux hybrides ALADIN 2800 km 700 km

37 Réglages des statistiques du 3D-Var (Jb( Jb) - Obtenir des statistiques d erreurs pour Meso-NH suppose de lancer de nombreuses simulations, impossible car trop couteux - outil (jbconv) développé par F.Bouttier pour adapter les statistiques Aladin - aux domaines et résolution (vent + divergent à 2.4 km) - à l analyse des données de surface: - portée verticale réduite en basses couches - augmentation des écarts-types d erreurs du modèle en basses couches Rappel: les statistiques représentent au maximun des longueurs d onde comprises entre 2* maille et ½ taille du domaine (soit 1400 km pour le modèle 9.6 km et 400 km pour le modèle 2.4 km)

38 Réglages des statistiques du 3D-Var (Jb( Jb) Corrélation verticale pour le + bas niveau total Unbalanced part Corrélation horizontale pour le + bas niveau Statistiques pour la température

39 Introduction d un écart au guess sur la température +2 introduits à 2 m à Milan N.Colombon Météo-France réunion interne assimilation 4 mars 2005

40 Introduction d un écart au guess sur la température +2 introduits à 2 m à Milan T - 2,4 km N.Colombon Météo-France réunion interne assimilation 4 mars 2005

41 Introduction d un écart au guess sur la température +2 introduits à 2 m à Milan T - 2,4 km 110 km Coupe verticale N S Apennins Alpes N Milan S N.Colombon Météo-France réunion interne assimilation 4 mars 2005

42 Introduction d un écart au guess sur la température +2 introduits à 2 m à Milan T - 2,4 km P 2,4 km N.Colombon Météo-France réunion interne assimilation 4 mars 2005

43 Introduction d un écart au guess sur la température +2 introduits à 2 m à Milan T - 2,4 km P 2,4 km HU 2,4 km N.Colombon Météo-France réunion interne assimilation 4 mars 2005

44 Introduction d un écart au guess sur la température +2 introduits à 2 m à Milan T - 2,4 km P 2,4 km HU 2,4 km T 9,6 km P 9,6 km HU 9,6 km N.Colombon Météo-France réunion interne assimilation 4 mars 2005

45 Résultats sur le cas du Gard Assimilation de 6 heures à pas horaire analyse 3D-Var Aladin 2 modèles suivie d une simulation Méso- NH de 1 heure à 2 modèles emboités -Données assimilées: uniquement les données de surface

46 Résultats sur le cas du Gard 2002 Observations de vent (U10m) Incréments de vent (U10m) 06 UTC 07 UTC 09 UTC 10 UTC 08 UTC 12 UTC 06 UTC 07 UTC 08 UTC 09 UTC 10 UTC 12 UTC

47 Résultats sur le cas du Gard 2002 Après 6 heures de simulation Après 6 heures d assimilation

48 Résultats sur le cas du Gard 2002 Après 6 heures de simulation Après 6 heures d assimilation

49 Résultats sur le cas du Gard 2002 Après 6 heures de simulation Après 6 heures d assimilation

50 Résultats sur le cas du Gard 2002 Après 6 heures de simulation Après 6 heures d assimilation

51 Résultats sur le cas du Gard 2002 Pr écipit at ions cumulées sur 10 h (12h->22h UTC)

52 Résultats sur le cas du Gard 2002 Pr écipit at ions cumulées sur 10 h (12h->22h UTC) Assimilat ion 3D-Var

53 Résultats sur le cas du Gard 2002 Pr écipit at ions cumulées sur 10 h (12h->22h UTC) Assimilat ion 3D-Var Ar pège

54 Résultats sur le cas du Gard 2002 Pr écipit at ions cumulées sur 10 h (12h->22h UTC) Diagpack Assimilat ion 3D-Var Ar pège

55 Résultats sur le cas du Gard 2002 Pr écipit at ions cumulées sur 10 h (12h->22h UTC) Diagpack Assimilat ion 3D-Var Ar pège Lame d eau HYDRAM 12-22h Données RADAR

56 Résultats sur le cas du Gard 2002 Pr écipit at ions cumulées sur 10 h (12h->22h UTC) Diagpack Assimilat ion 3D-Var Ar pège Lame d eau HYDRAM 12-22h Données RADAR

57 Résultats sur le cas du Gard 2002 Ecar t s aux obser vat ions de sur f ace

58 Conclusion L outil assimilation hybride a été mis en place et fonctionne sur le site de Météo-France Demande encore à être réglé et validé Outil assez lourd, qui nécessite un investissement Potentiel important, surtout sur des simulations courtes Assimilation d observations atmosphériques et d observations opérationnelles uniquement, en particulier pas d assimilation de la chimie Perspectives Définition d un cycle d assimilation optimal pour initialiser les études de cas. Etude sur des cas de MAP humide.

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