Modélisation des systèmes convectifs dans l'océan Indien sud-ouest

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1 Modélisation des systèmes convectifs dans l'océan Indien sud-ouest Christelle BARTHE, Christophe BOVALO, Nan YU Laboratoire de l'atmosphère et des Cyclones 23 septembre 2013 C. Barthe (LACy) Journée cycle de vie des MCS tropicaux 23 septembre / 10

2 Introduction Contexte Contexte de La Réunion et de l'océan Indien 2 problématiques : les précipitations intenses à La Réunion extrême variabilité géographique de la pluviométrie entre l'est et l'ouest relief records mondiaux de précipitations de 12 h (1170 mm) à 15 jours (6083 mm) cyclones la représentation des nuages et des précipitations associés aux cyclones tropicaux précipitations intenses associées au mur de l' il et aux bandes spiralées impact de la microphysique sur l'intensité, la structure et la répartition des pluies dans les cyclones Cumul annuel moyen des précipitations (mm) à La Réunion La microphysique dans Meso-NH : 2 schémas en phase chaude à 2 moments (C2R2, KHKO) et 1 schéma en phase mixte à 1 moment (ICE3) Apport d'un schéma microphysique en phase mixte à 2 moments? C. Barthe (LACy) Journée cycle de vie des MCS tropicaux 23 septembre / 10

3 Introduction Outils numériques et observations sur le bassin sud-ouest Indien Outil numérique : Meso-NH Observations sur La Réunion : Météo-France : 2 radars Doppler dont 1 polarimétrique, réseau de pluviomètres OPAR : radar UHF, disdromètres Observatoire du Maïdo : instrumentation aérosols + microphysique Campagne de mesures aérosol - nuage en 2015? Observations dans le bassin : satellites WWLLN (activité électrique) Campagnes de mesures : Dynamo (2011) C. Barthe (LACy) Journée cycle de vie des MCS tropicaux 23 septembre / 10

4 Etudes sur La Réunion Spatialisation des précipitations sur La Réunion MSLP et 850 hpa Simulations Meso-NH initialisées et couplées aux analyses Aladin-Réunion ( x = 8 km) toutes les 6 h 2 domaines imbriqués à 2 km et 1 km (ou 500 m) Convection profonde explicite, convection peu profonde paramétrée Microphysique en phase mixte à 1 moment C. Barthe (LACy) Journée cycle de vie des MCS tropicaux 23 septembre / 10

5 Etudes sur La Réunion Spatialisation des précipitations sur La Réunion Capacité de Meso-NH à reproduire les pluies sur une île tropicale avec relief accidenté Simulations Meso-NH dans diérentes congurations (domaines, physique) janvier 2011 Cumul de pluie (mm) sur 4 jours θ (K) et vent (m s hpa Résolution horizontale 1 km 29/01 : représentation du relief 30/01 : rétroactions Problème récurrent de l'initialisation du modèle C. Barthe (LACy) Journée cycle de vie des MCS tropicaux 23 septembre / 10

6 Etudes sur La Réunion Interactions aérosols - nuages - précipitations Meso-NH représente t-il bien les nuages tropicaux? µϕ : Quelles améliorations? Nombre et caractéristiques des espèces pronostiques? Processus? Interactions aérosols - nuages - précipitations : quel impact dans quel régime? Aérosols - nuages - précipitations à l'échelle locale La Réunion comme laboratoire d'étude Pourquoi La Réunion? insularité, orographie, tropical régimes de temps / types de nuages à échantillonner records de pluies observations (OPAR, Maïdo, Météo-France) 1. Simulations de diérentes situations classes été/hiver dénies par DIRRE/BEClim évaluation du modèle dans chaque situation : bilans sur les espèces, les processus analyses de sensibilité évaluation de l'apport du 2-moment 2. Campagne de mesures au Maïdo : renforcement de l'instrumentation aérosols - microphysique ANR 3. Améliorations à apporter au schéma : apport d'une espèce bruine à évaluer, facteurs de forme de la glace Quelles perturbations pourraient avoir un impact sur les nuages, les précipitations? volcanisme, feux... C. Barthe (LACy) Journée cycle de vie des MCS tropicaux 23 septembre / 10

7 Simulations de systèmes convectifs dans l'océan Indien Meso-NH représente t-il bien les nuages tropicaux? µϕ : Quelles améliorations? Nombre et caractéristiques des espèces pronostiques? Processus? Interactions aérosols - nuages - précipitations : quel impact dans quel régime? Aérosols - nuages - précipitations dans le bassin Indien Peu d'observations sur l'océan Indien, mais % de l'activité cyclonique globale Météo-France/DIRRE = CMRS cyclones campagne Dynamo (2011), projet SAGAR Intensication des cyclones = enjeu opérationnel et scientique majeur (IWTC VI-VII) Guerbette et al., en préparation ETUDE DES SYSTEMES DEPRESSIONNAIRES TROPICAUX Dynamo : analyse de la microphysique des MCS documentés (02S) Représentation des composantes d'un cyclone (mur, bandes spiralées, couverture cirriforme...) Rôle de la microphysique dans l'intensication des tempêtes/cyclones Rôle des aérosols? CCN, IFN, nucléation intra-nuage? sur océan, lors de l'atterrissage? Distribution des hydrométéores, de la chaleur latente, de la vitesse verticale ; bilans sur les processus... C. Barthe (LACy) Journée cycle de vie des MCS tropicaux 23 septembre / 10

8 Simulations de systèmes convectifs dans l'océan Indien Systèmes dépressionnaires tropicaux sur l'océan Indien Simulations de 02S J. Guerbette (CNRM) : inuence du courant jet (MJO) sur la formation du tourbillon 02S? Simulations d'alenga C. Meetoo (LA) : comment se constitue le tourbillon équilibré? rôle des processus convectifs et de moyenne échelle? , x = 8 km initialisé et couplé au CEPMMT Convection profonde : Bechtold et al. (2001) du 20(28)/11/2011 au 10/12/ , x = 32 km Poursuite des simulations (convection résolue) pour analyser la microphysique des systèmes C. Barthe (LACy) Journée cycle de vie des MCS tropicaux 23 septembre / 10

9 Simulations de systèmes convectifs dans l'océan Indien Les éclairs peuvent-ils servir de marqueur des variations d'intensité des cyclones? Données du WWLLN et best-tracks CMRS La Réunion de 2005 à 2012 : 60 systèmes Bassin sud-ouest Indien découpé en 3 régions : océan, Canal du Mozambique, zone cotiêre est de Madagascar Distribution radiale et azimutale des éclairs sur océan Activité électrique se concentre dans le mur de l' il quand intensité Signal 6h avant intensication rapide MAIS autres origines possibles étude à poursuivre par stade d'intensité Simulations de cyclones tropicaux électrisés (Giovanna, 2012 ; Felleng, ) Analyse de la distribution des hydrométéores, bilans sur les processus microphysiques C. Barthe (LACy) Journée cycle de vie des MCS tropicaux 23 septembre / 10

10 Simulations de systèmes convectifs dans l'océan Indien Conclusion Simulations de systèmes convectifs à échelle kilométrique (convection résolue) sur La Réunion et l'océan Indien sud-ouest précipitations intenses sur La Réunion variations d'intensité des cyclones tropicaux cycle de vie des nuages / interactions aérosols - nuages - précipitations Besoin d'observations pour valider nos schémas microphysiques Problème de comportement du schéma de convection profonde aux abords de La Réunion : pluies en croissant au vent de l'île C. Barthe (LACy) Journée cycle de vie des MCS tropicaux 23 septembre / 10

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