Scénarios d'enneigement sur les Alpes à échelle du massif. validation sur la période M. Rousselot, Y. Durand, L. Mérindol, G.

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1 Scénarios d'enneigement sur les Alpes à échelle du massif validation sur la période M. Rousselot, Y. Durand, L. Mérindol, G. Giraud Centre d Etudes de la Neige CNRM GAME, Météo-France marie.rousselot@meteo.fr

2 Rappel de la problématique X = 12 km Climat simulé par ALADIN Climat sur les Alpes? Enneigement sur les Alpes? 2. Zones de relief caractérisées par gradients météorologiques importants suivant l altitude et les orientations 1. Adaptation statistique des simulations ALADIN sur le relief 2. Simulations du manteau neigeux

3 Scénarios d enneigement sur les Alpes : validation sur la période Rappel de la problématique 3. Présentation des données 5. Méthode d adaptation statistique des simulations ALADIN sur le relief 7. Expériences et résultats 9. Simulations du manteau neigeux 11. Projections : résultats préliminaires 13. Conclusions et perspectives

4 Scénarios d enneigement sur les Alpes : validation sur la période Rappel de la problématique Présentation des données Méthode d adaptation statistique des simulations ALADIN sur le relief Expériences et résultats Simulations du manteau neigeux Projections : résultats préliminaires Conclusions et perspectives

5 1. Présentation des données ALADIN 12 km 6h ( , , A1B, A2, B1) Réanalyses ERA40 0,5 6h Réanalyses Safranclim Massif (altitude, orientation) 6h Recherche d analogues? Durand et al., 2009 ERA40 / max : ~ 1000 m ALADIN / max : ~2000 m Safran / max : ~3600 m 12 km

6 1. Présentation des données: variabilité spatiale et saisonnière de T2m ERA40 ALADIN

7 1. Présentation des données: variabilité spatiale et saisonnière de T2m ERA40 ALADIN -Valeurs moyennes à chaudes respectivement en printemps et en été, et des valeurs froides d octobre à mars -Résolution spatiale plus fine des données ALADIN structure plus nette liée au relief alpin, variabilité spatiale ++

8 1. Présentation des données : variabilité spatiale et saisonnière de Z500 ERA40 ALADIN

9 1. Présentation des données : variabilité spatiale et saisonnière de Z500 ERA40 ALADIN - Bonne adéquation de l orientation générale des flux - L influence de la résolution spatiale du modèle et du relief n est pas notable (champs Z500 situés en altitude) - Champs homogènes sur l année, sauf de juillet à septembre, période de haute pression - Les champs ALADIN présentent des structures lisses semblables à celles des réanalyses ERA40

10 1. Présentation des données: occurrence des types de temps JFM % JAS ERA40 ALADIN % % % OND AMJ Bonne concordance de la fréquence d occurrence des types de temps ALADIN et ERA40

12 2. Méthode d adaptation statistique des simulations ALADIN sur le relief Recherche d analogues Durand et al., 2009 ALADIN 12 km Réanalyses ERA40 0,5 Réanalyses Safran-clim Massif X Dates «fictives» ALADIN Distance de Mahalanobis Dates «réelles» ERA40 Champs SAFRAN DATE t X CENT t

13 2. Méthode d adaptation statistique des simulations ALADIN sur le relief Similarité entre les données ERA40 et Aladin : la distance de Mahalanobis (1936) d ( Xera 40, Xaladin ) = [( X era 40 ( i ) Xera 40( i )) ( Xaladin ( i ) Xaladin (i )) ] σera 40(i ) σaladin (i ) i i : point du domaine Variables centrées réduites Ecart type au dénominateur on s affranchit des biais les points les plus «variables» ont moins de poids Normalisation par la moyenne saisonnière (saison correspondant de la date Aladin considérée) : on favorise les données ERA40 de cette saison, sans disqualifier les autres. Calcul de la distance pour chaque jour 2

14 2. Méthode d adaptation statistique des simulations ALADIN sur le relief Calcul de la distance sur plusieurs champs T2m : Z500 : vent (zonal et méridien) : courbure du vent : pour bilan énergétique du manteau neigeux ultérieur caractérise la circulation de grande échelle (RR) idem idem Distance composite dtot = 0,5 dts + 0,5 ( 0,5 dz ,2 du + 0,2 dv + 0,1 dcourbure ) Pour chaque journée Aladin, recherche dans la climatologie ERA40 de la date minimisant dtot

15 2. Méthode d adaptation statistique des simulations ALADIN sur le relief Deux sous-types d expériences à partir des analogues Champs SAFRAN DATE X CENT t recherche d analogues Dates ERA40 chronologiques Dates ERA40 réarrangées Expérience DATE : série de dates d analogues «brute» Safran-clim à la chronologie réarrangée, Champs bruts Expérience CENT : série de dates de référence (SAFRAN-clim) modifiée par centiles % REF DATE Τ Safran-clim chronologique, champs modifiés par centiles pour 9 variables x

17 3. Expériences et résultats A. Expérience de contrôle Recherche des analogues à ERA 40 dans les champs ERA40 en excluant les dates proches REF Biais propre de la méthode (opérateur + échantillonnage) CENT DATE B. Expérience de recherche d analogues Recherche des analogues à ALADIN dans les champs ERA40 (EM6) Biais propre de la méthode (opérateur + échantillonnage) + biais d ALADIN REF CENT DATE T2m, RR,

18 3. Expériences et résultats A. Expérience de contrôle Fonctions de répartition statistique de T2m en hiver à différentes altitudes sur le massif du Mont-Blanc pour le climat de référence (REF) et le climat reconstitué à partir des données ERA40 (ERA) sur la période

19 3. Expériences et résultats A. Expérience de contrôle T2m annuelle ( C) à 1800 m Mont-Blanc Queyras Grandes Rousses RR annuelle (mm) à 1800 m Mont-Blanc Grandes Rousses Queyras RRmoy (CENT,DATE) annuelle ~ 0.9 RRmoy(REF) annuelle

20 3. Expériences et résultats A. Expérience de contrôle Recherche des analogues à ERA 40 dans les champs ERA40 en excluant les dates proches Biais propre de la méthode (opérateur + échantillonnage) REF CENT DATE B. Expérience de recherche d analogues Recherche des analogues à ALADIN dans les champs ERA40 (EM6) Biais propre de la méthode (opérateur + échantillonnage) + biais d ALADIN REF CENT DATE T2m, RR,

21 3. Expériences et résultats B. Expérience de recherche d analogues (EM6) Comparaison des fonctions de répartition statistique de T2m Fonctions de répartition statistique de T2m en hiver à différentes altitudes sur le massif du MontBlanc pour le climat de référence (REF) et le climat reconstitué (ALA) sur la période

22 3. Expériences et résultats B. Expérience de recherche d analogues (EM6) T annuelle ( C) à 1800 m Mont-Blanc Grandes Rousses Queyras RR annuelle (mm) à 1800 m Mont-Blanc Queyras Grandes Rousses RRmoy (CENT,DATE) annuelle ~ 0.8 RRmoy(REF) annuelle

23 3. Expériences et résultats Synthèse A. Expérience de contrôle Recherche des analogues à ERA 40 dans les champs ERA40 en excluant les dates proches Permet d identifier le biais propre de la méthode Très faible biais sur T2m (utilisée dans la correction par centiles) Faible biais sur RR, IR, RH B. Expérience de recherche d analogues Recherche des analogues à ALADIN dans les champs ERA40 (EM6) CENT assure une meilleure continuité temporelle et une variabilité plus faible DATE : discontinuité temporelle. Indication de la variabilité du signal?

25 4. Simulations du manteau neigeux Forçage Crocus Avec des rayonnements adaptés pour les 2 expériences HN moyen sur l hiver, nombre de jours d enneigement,

26 4. Simulations du manteau neigeux Nombre de jours d enneigement à 1800 m Mont-Blanc Grandes Rousses EM6_n Queyras Hauteur de neige moyenne sur l hiver (en cm) à 1800 m Mont-Blanc Grandes Rousses EM6_n Queyras

28 5. Projections : résultats préliminaires Recherche d analogues à partir des données ALADIN Scénario A1B + 2,8 C (1,7 C-4,4 C); La population mondiale culmine à 9 Milliards vers 2050 et décroît après; La croissance économique est très rapide et s'appuie sur des sources d'énergie équilibrées entre fossiles et autres (nucléaire, renouvelables); De nouvelles technologies plus efficaces sont introduites rapidement. Périodes et (EM7a EM7b)

29 5. Projections : résultats préliminaires Températures

30 5. Projections : résultats préliminaires Températures

31 5. Projections : résultats préliminaires Précipitations

32 5. Projections : résultats préliminaires Précipitations

33 Scénarios d enneigement sur les Alpes Rappel de la problématique Présentation des données Méthode d adaptation statistique des simulations ALADIN sur le relief Expériences et résultats Simulations du manteau neigeux Projections : résultats préliminaires Conclusions et perspectives

34 6. Conclusions et perspectives Conclusions La méthode de recherche d analogues - elle a été testée et validée sur la période , sur des données climatiques et de manteau neigeux - elle reproduit de façon satisfaisante la climatologie à échelle du massif à partir deux champs issus d ALADIN (léger biais chaud, déficit en précipitations) Les deux types d expérience CENT et DATE - CENT assure une continuité temporelle - DATE permet d avoir une estimation de la variabilité? Les résultats préliminaires des projections - hausse des températures «homogène» sur tous les massifs - plus marquée en hiver qu en été - signal en précipitations complexe : saisonnier et par «massif»

35 6. Conclusions et perspectives Perspectives - Application de la méthode de recherche d analogues sur les scénarios futurs d ALADIN : en cours (scénarios A2 et B1) - Scénarios d enneigement futurs (scénarios A1B, A2 et B1) - Analyse des risques avec MEPRA - Y a-t-il un biais sur les précipitations dans ALADIN? - Comment le corriger? (nécessaire pour les modélisations CROCUS) - Quelles variables du manteau neigeux stocker? (SWE, Hnmoy année, Hnmoyhiver, nb jours d enneigement, dates début-fin saison enneigement.)

36 Merci de votre attention!

37 1. Présentation des données: évolution temporelle des T2m saisonniers sur les Alpes T2m ALADIN ERA40 - ALADIN globalement plus froid qu ERA 40 (lié à l altitude du relief) - 4 saisons distinctes.

38 1. Présentation des données: évolution temporelle des Z500 saisonniers Z500 ALADIN ERA40 - Bonnes adéquations des moyennes ALADIN/ERA40-3 saisons distinctes.

39 3. Expériences et résultats A. Expérience de contrôle Fonctions de répartition statistiques à différentes altitudes de RR pour le climat de référence (REF) et le climat reconstitué à partir des données ERA40 (ERA) sur le massif du Mont-Blanc en hiver sur la période

40 3. Expériences et résultats B. Expérience de recherche d analogues Fonctions de répartition statistiques à différentes altitudes de RR pour le climat de référence (REF) et le climat reconstitué à partir des données ALDIN (ALA) sur le massif du Mont-Blanc en hiver sur la période

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