Produits radiatifs onde-courte à partir du satellite géostationnaire MSG : méthode, validation, et application dans des modèles NWP et LSM!

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Marie Sylvain
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1 Produits radiatifs onde-courte à partir du satellite géostationnaire MSG : méthode, validation, et application dans des modèles NWP et LSM Xavier CEAMANOS, Dominique CARRER, Jean-Louis ROUJEAN, Jure CEDILNIK, Jean-François MAHFOUF, et Catherine MEUREY Météo France - CNRM/GAME AMA janvier 2013

2 2 Plan Ø Projet LSA-SAF Ø Albédo de surface Ø Rayonnement onde-courtes Ø Perspectives

3 3 Plan Ø Projet LSA-SAF Ø Albédo de surface Ø Rayonnement onde-courtes Ø Perspectives

4 4 LSA-SAF : chronologie Ø LSA-SAF : Land Surface Analysis - Satellite Application Facility CDOP-2 Ø CDOP-2 : continuation de la production opérationnelle de paramètres de surface à partir des données satellitaires MSG, MetOp, et MTG

5 5 LSA-SAF : structure Ø Consortium : Institut Portugais de la Mer et de l Atmosphère (IPMA), Météo-France (MF), Institut Royal Météorologique (IRM), Université de Karlsruhe (IMK), Université de Valencia (UV), Université de Lisbonne (IDL) Ø Système opérationnel et archive : IPMA, Portugal

6 6 LSA-SAF : produits Ø Produits de surface à partir de MSG/SEVIRI : feux, végétation, neige, albédo, température de surface, flux radiatifs, évapotranspiration

7 7 LSA-SAF : produits Ø Produits de surface à partir de MSG/SEVIRI : feux, végétation, neige, albédo, température de surface, flux radiatifs, évapotranspiration Ø Température de surface :

8 8 LSA-SAF : produits Ø Produits de surface à partir de MSG/SEVIRI : feux, végétation, neige, albédo, température de surface, flux radiatifs, évapotranspiration Ø Leaf Area Index :

9 9 LSA-SAF : produits Ø Produits de surface à partir de MSG/SEVIRI : feux, végétation, neige, albédo, température de surface, flux radiatifs, évapotranspiration Ø Albédo de surface (AL) :

10 10 LSA-SAF : produits Ø Produits de surface à partir de MSG/SEVIRI : feux, végétation, neige, albédo, température de surface, flux radiatifs, évapotranspiration Ø Flux onde- courtes (DSSF) :

11 11 Plan Ø Projet LSA-SAF Ø Albédo de surface Ø Rayonnement onde-courtes Ø Perspectives

12 12 Albédo : caractéristiques Composite couleur de 3 albédos spectraux Ø Ø Ø Ø Résolution spatiale : 3 km à l équateur Projection : native MSG/SEVIRI Fréquence de production : 1 et 10 jours Résolution temporelle effective : 5 jours Ø 6 produits d albédo spectral : ² 0.6 µm, 0.8 µm, and 1.6 µm (DH et BH) Ø 4 produits d albédo large-bande : ² ² ² ² VIS-DH [0.4 µm, 0.7 µm] NIR-DH [0.7 µm, 4.0 µm] SW-DH [0.3 µm, 4.0 µm] SW-BH [0.3 µm, 4.0 µm] Ø Incertitudes

13 13 Albédo : méthode de reconstitution pour chaque slot Δt = 15 min Geometry TOA Reflectance Factor Atmospheric Correction TOC Reflectance Factor Atmosphere pour chaque jour Δt = 1 jour Geometry BRDF Model Inversion Model Parameters k, C k Integration Previous Model Estimate Albedo

14 14 Albédo : entrées Ø Radiances 0.6 µm, 0.8 µm, 1.6 µm (SEVIRI) Ø Angles d incidence et d emergence (SEVIRI) Ø Masque Surface/Ocean Ø Masque nuage (NWC-SAF) Ø Colonne de vapeur d eau et pression (ECMWF) Ø Contenu en ozone (Climatologie) Ø Épaisseur optique des aérosols (Climatologie ou MACC-II)

15 15 Albédo : validation AL LSA-SAF VIS LSA-SAF albedo (AER climatol.) MODIS albedo VIS LSA-SAF albedo (AER MACC-II) MODIS albedo AL LSA-SAF Des feux en Russie AL MODIS AL MODIS

16 16 Albédo : performance Précision : Ø Albédo journalier : biais de 20% dans le VIS (principallement à cause de la présence d aérosols) et de 5% dans le SW et NIR Ø Albédo 10 jours : biais maximum de 10% Publications: Ø Ø Ø D. Carrer et al., Evaluating operational MSG/SEVIRI land surface albedo products from LSA-SAF with ground measurements and MODIS, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2010 B. Geiger, Land Surface Albedo derived on a daily basis from Meteosat Second Generation Observations, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 46, , 2008 Product User Manual and Validation Report

17 17 Albédo : impacte sur NWP et LSM Ø Méthode : filtre de Kalman pour l analyse journalier de composantes d albédo ² Produit satellite : albédo de surface total et son incertitude ² Entrées des modèles : albédo du sol nu et de la végétation Station à Évora Précipitation Albédo climatologique (ECOCLIMAP) [J. Cedilnik, D. Carrer, J.-F. Mahfouf, and J.-L. Roujean, Analysis of satellite derived surface albedo for numerical weather prediction, J. Climate Appl., 2012]

18 18 Albédo de surface 15/02/ UTC+12 LSA-SAF - référence Albédo : impacte sur NWP Modèle de prevision : ALADIN (~9.5 km) Deux experiences : avec albédo ALADIN et avec albédo LSA-SAF Run tous les jours à 00h (2007) prévision de 54 h Température à 2m 15/02/ UTC+12 LSA-SAF - référence Albédo LSA-SAF est inférieur à l albédo ALADIN Conclusions : les données satellite permettent de reduire le biais «froid» en hiver du modèle de prévision. Cela induit une température à 2m supérieure [J. Cedilnik, D. Carrer, J.-F. Mahfouf, and J.-L. Roujean Analysis of satellite derived surface albedo for numerical weather prediction, J. Climate Appl., 2012]

19 19 Plan Ø Projet LSA-SAF Ø Albédo de surface Ø Rayonnement onde-courtes Ø Perspectives

20 20 Produit DSSF LSA-SAF DSSF : caractéristiques Flag DSSF LSA-SAF Ø Résolution spatiale : 3 km à l équateur Ø Projection : native MSG/SEVIRI Ø Fréquence de production : 30 min et 1 jour Ø Résolution temporelle effective : instantanée Ø Intervalle spectrale ² [0.3 µm, 4.0 µm] Ø Méthode de reconstitution ² Parametrisation physique ² «Cas clair» et «cas nuageux» Ø Entrées : similaires à celles utilisées pour le produit albédo

21 21 DSSF : validation et performance Produit LSA-SAF DIDSSF Produit ECMWF DSR Précision : ±10% minimum et 5% dans la majorité des cas Publication : Geiger, B, C. Meurey, D. Lajas, L. Franchistéguy, D. Carrer, and J.-L. Roujean, 2008: Near real-time provision of downwelling shortwave radiation estimates derived from satellite observations, Royal Meteorological Society, 15,

22 22 DSSF : impacte sur LSM Ø Simulations de radiation nette à la station d Aurade avec le modèle de surface ISBA et quatre forçages différents ² (1) analyse atmosphérique avec SAFRAN, (2) LSA-SAF DSSF, (3) LSA-SAF DSLF, or (4) LSA-SAF DSSF et DSLF ² Comparaison avec des données sol FLUXNET Publication : D. Carrer et al., 2012: Incoming solar and infrared radiation derived from METEOSAT: impact on the modelled land water and energy budget over France, J. Of Hydrometeorology]

23 23 Plan Ø Projet LSA-SAF Ø Albédo de surface Ø Rayonnement onde-courtes Ø Perspectives

24 24 Perspectives Ø : ² Amélioration des algorithmes (e.g., meilleure prise en compte des effets des aérosols) ² Couverture des hautes latitudes grâce aux données MetOp ² Utilisation des produits LSA-SAF dans des modèles NWP et LSM ² Développement d autres produits Ø DSSF direct et diffus, albédos du sol nu et de la végétation, etc. ² Préparer l arrivée de MTG ² Accès aux données LSA-SAF sur HYMEX SAT (coll. CNES / IPSL) Ø Le programme LSA-SAF permet de contraindre la tendance climatique en Europe, Afrique et Amérique du Sud grâce à une production assuré jusqu'en 2017 au moins.

25 MERCI DE VOTRE ATTENTION AMA janvier 2013

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