RÉUNION ACASIS 03.03.2015 Jessica Barbier
JBARBIER - Réunion ACASIS 2 Plan Présentation de ma thèse (2014-2017) Objectifs, travail réalisé Point biblio Évaluation des réanalyses Définition des indices étudiés Premiers résultats : Vagues de chaleur trouvées Sensibilité aux paramètres des indices
JBARBIER - Réunion ACASIS 3 Extrêmes climatiques : le cas des vagues de chaleur au Sahel Encadrants : Françoise Guichard, Fleur Couvreux, Romain Roehrig, Dominique Bouniol Laboratoire CNRM-GAME Météo-France, CNRS Mieux comprendre les mécanismes physiques à l origine des vagues de chaleur au Sahel au printemps : passé, présent, futur
JBARBIER - Réunion ACASIS 4 Objectifs de la thèse 1. Diagnostic/détection des vagues de chaleur 1. Choix des indices utilisés 2. Test de différents paramètres 3. Test de sensibilité 4. Sélection d un diagnostic 2. Composites de vagues de chaleur 1. Quels sont les scénarios de processus physiques qui apparaissent? 2. Caractérisation : période de la saison, évolutions temporelle et spatiale 3. Identification d archétypes 3. Cas d étude : caractéristiques des archétypes 1. Choix du cas d étude : vagues normale, extrême 2. Processus physiques étudiés de manière plus approfondie 3. Simulation type Transpose-AMIP avec ARPEGE-Climat sur petite période 4. Évolution des vagues de chaleur en terme de changement climatique
JBARBIER - Réunion ACASIS 5 Questions scientifiques Comment ont évolué les vagues de chaleur sahéliennes sur les dernières décennies? Les modèles de climat sont-ils capable de représenter les températures au printemps et les vagues de chaleur? Les variations de la température au printemps sont-elles correctes? Ces variations sont-elles issues des bons couplages et équilibres de processus? Quels sont les modèles capables de reproduire cette tendance? Données outils : ARPEGE V6, CMIP5 Quel est le devenir des vagues de chaleur? Comment évolueront les températures au printemps? Les vagues de chaleur seront-elles plus fréquentes, plus intenses, plus longues dans un contexte de réchauffement climatique?
JBARBIER - Réunion ACASIS 6 Travail en cours : partie 1 Analyser différentes réanalyses Capacité des réanalyses à reproduire la variabilité de la température (ERA-Interim, NCEP2, / SYNOP) Données outils : stations météorologiques automatiques, sondages, SYNOP, produits satellites Documenter les processus physiques afin d établir des archétypes de vagues de chaleur Détection : étude d indices (21 étudiés) Analyse des vagues trouvées sur certains de ces indices (durée minimale, extension spatiale, intensité, sévérité, etc) Composites de vagues de chaleur Nocturne ou diurne Éléments génériques, amplificateurs, neutres, inhibiteurs Affiner la détection Données outils : éphémérides, modèles de processus (MesoNH) En parallèle, confrontation des archétypes et indices à des situations réelles Données outils : plateforme de prévisions ACASIS/MISVA
JBARBIER - Réunion ACASIS 7 Point biblio : caractéristiques d une vague de chaleur Durée minimale Fixée Moyenne de la longueur des hw pour l année Superficie couverte Intensité Moyenne des anomalies de températures durant les hw Moyenne des températures extrêmes durant la hw Extrême de température atteint durant la hw (pic). Sévérité Intensité * Durée * Superficie Accumulation de chaleur au-dessus de la climatologie pondérée par la superficie couverte Seuil Absolu Relatif Vague de chaleur (hw) Fonction de température, humidité, vent Heat Index de la NOAA Fréquence : pourcentage des jours où le domaine est soumis à des hw Occurrence : moyenne du nombre de hw par année
JBARBIER - Réunion ACASIS 8 Source : Sandra ROME p90 Dépassement d'un seuil de température absolue p95 à 99 Dépassement d'un seuil au-dessus de la normale Auteur Lieu Durée min Seuil Alexander et al (2006) p90 Anderson and Bell (2011) 2j p95 Beniston et al (2007) 6j p90 3j p90 Besancenot (2002) Grande Bretagne Tmax > Tmoy_lieu_mois/30ans +4 Bessemoulin et al (2004) France 2j Tmax > 35 Bureau of meteorology 2014 Australie 3j p90 Christensen et al (2002) 5j Tmax > Tmoy(1961-1990) + 5 p90 D'Ippoliti et al in Jordi Sunyer (2010) 3j p90 Donat et al (2013) p90 Efthymiadis et al (2011) pour le CIRCE Environnement p95 méditerranéen El Abidine El Morjani and Idbraim (2011) Canada 3j Tmax > 32 ETCCDI (2013) 6j p90 Fontaine 2013 Sahel 4j p90 Frich et al (2002) 5j Tmax > Tmoy(1961-1990) + 5 p90 Gosling et al (2007) 3j p95 Huth et al(2000) 3j p97.5 et p81 Institut Royal de Météorologie des Pays- Pays-Bas 5j Tmin > 25 et Tmax > 30 Bas Jaeger and Seneviratne (2009) 2j p90
JBARBIER - Réunion ACASIS 9 p90 Dépassement d'un seuil de température absolue p95 à 99 Dépassement d'un seuil au-dessus de la normale Karl et al (2002) 5j Tmax > Tmoy(1961-1990) + 5 ou perc 5j Tmax > Tmoy(1961-1990) + 5 ou perc Klein Tank et al (2009) 6j Heat Wave Duration Index > Tmoy(1961-1990) +5 Klein Tank et Konnen (2003) p90 Krämer et al (2011) Dhaka (Benglahesh) p95 Ly et al (2013) p90 Nairn 2013 Australie 3j p90 New et al (2006) p90 Peings 2013 Europe 6j p10 Perkins & Alexander 2012 Australie 3j p90 Politano et al (2008) 3j p95 Ringard et al (2014) Sahel Central p95 car p90 souvent observé en saison chaude Robinson 2001 USA 2j Heat Index : seuil absolu sur Tressentie/apparente Rome et al (2009) Vercors (Préalpes p95, p99 françaises) Schneider France alerte 3j p98 Stephenson (2008) p90 Tan et al(2007) in El Chine 1j Tmax > 35 Abidine El Morjani and Idbraim (2011) Tebaldi et al (2006) 5j Tmax > Tmoy(1961-1990) + 5 p90 p95 Theoharatos et al (2010), 5j Tmax > Tmoy(1961-1990) + 5 France climato 2j et 3j 26 C pour (Tmax+Tmin)/2 et 25 C
JBARBIER - Réunion ACASIS 10 Évaluation des réanalyses ERA-Interim et NCEP2 Observations Températures maximales ERA-Interim NCEP2 Observations Températures minimales ERA-Interim NCEP2
JBARBIER - Réunion ACASIS 11 Distributions températures pour Tmax
JBARBIER - Réunion ACASIS 12 Distributions anomalies pour Tmax
JBARBIER - Réunion ACASIS 13 Distributions températures pour Tmin
JBARBIER - Réunion ACASIS 14 Distributions anomalies pour Tmin
JBARBIER - Réunion ACASIS 15 Détection des vagues de chaleur Le choix de l indice influence de manière significative les résultats! Les paramètres des indices étudiés sont : 1. Travail en température ou en anomalie 2. Seuil relatif : percentiles 3. Seuil absolu 4. Extension spatiale minimum 5. Durée minimale d une vague de chaleur Indices appliqués sur les températures maximales et minimales
JBARBIER - Réunion ACASIS 16 1. Travail en température ou en anomalie Définition d une hw Le corps humain ne supporte pas des températures trop élevées températures Les gradients thermiques rencontrés sont trop importants pour permettre au corps humain de s adapter anomalies par rapport à une moyenne glissante de n jours : 10, 30 ou 60j 2. Seuil relatif : Percentiles 85, 90, 95, 98 Distribution sur 30 ans (1979-2010) Fenêtre glissante de 10j autour du jour J Pas de vague de chaleur Vague de chaleur
JBARBIER - Réunion ACASIS 17 3. Seuil absolu Tmax 38 C ou sans Tmin 23 C ou sans 4. Extension spatiale [10 N 20 N] [-15 E 20 E] Minimum 10, 20 ou 30% du domaine recouvert 5. Durée minimale de 3j ou 0j Référence choisie à priori pour viser ~ 3 hw/an (warm spells) Anom / 30j Perc 90 Avec seuils Extension spatiale minimum de 20% Durée minimale de 3j
JBARBIER - Réunion ACASIS 18 Éphéméride : ERA-Interim p90, ano_30j, d_3j, sup_20%, Tmax>38 C p90, ano_30j, d_3j, sup_20%, Tmin>23 C 2010
JBARBIER - Réunion ACASIS 19 Cartes des jours de hw en Tmax en 2010 p90, ano_30j, d_3j, sup_20%, Tmax>38 C
JBARBIER - Réunion ACASIS 20 Cartes des jours de hw en Tmin en 2010 p90, ano_30j, d_3j, sup_20%, Tmin>23 C
JBARBIER - Réunion ACASIS 21 Cartes des jours de hw en Tmax pour 1979-2010 p90, ano_30j, d_3j, sup_20%, Tmax>38 C
JBARBIER - Réunion ACASIS 22 Cartes des jours de hw en Tmin pour 1979-2010 p90, ano_30j, d_3j, sup_20%, Tmin>23 C
JBARBIER - Réunion ACASIS 23 Sensibilité aux paramètres Anom / 30j Anom / 10j Anom / 60j Températures Perc 90 p85 p95 p98 Avec seuils Éphéméride Éphéméride Sur Tmax et Tmin, soit au total 21 indices Sans seuils + Tmoyenne les vagues sont réparties sur toute l année et apparaissent en particulier pendant les mois d hivers Extension spatiale minimum de 20% (soit 860 sur 4300 km²) 10% minimum (soit 430 km²) le nombre de vague est multiplié par 3-4 30% minimum (soit 1290 km²) le nombre de vague est divisé par 4 Durée minimale de 3j 0j multiplication du nombre de vague par 3
JBARBIER - Réunion ACASIS 24 Sensibilité à l anomalie utilisée/ température sur Tmax p90, temp, d_3j, sup_20%, Tmax>38 C p90, ano_60j, d_3j, sup_20%, Tmax>38 C p90, ano_30j, d_3j, sup_20%, Tmax>38 C p90, ano_10j, d_3j, sup_20%, Tmax>38 C
JBARBIER - Réunion ACASIS 25 Sensibilité au percentile sur Tmax p85, ano_30j, d_3j, sup_20%, Tmax>38 C p90, ano_30j, d_3j, sup_20%, Tmax>38 C p95, ano_30j, d_3j, sup_20%, Tmax>38 C p98, ano_30j, d_3j, sup_20%, Tmax>38 C
Heat Index de la NOAA JBARBIER - Réunion ACASIS 26 SYNOP vs ERA-Interim, Tmax
Heat Index de la NOAA JBARBIER - Réunion ACASIS 27 SYNOP vs ERA-Interim, Tmin
JBARBIER - Réunion ACASIS 28 Heat Index de la NOAA : SYNOP, HW, Tmax
JBARBIER - Réunion ACASIS 29 Heat Index de la NOAA : SYNOP, HW, Tmin
JBARBIER - Réunion ACASIS 30 Objectifs à court terme Étudier les spectres des températures Finaliser notre méthode de détection Caractériser les vagues de chaleur : durée, superficie recouverte, émiettement, intensité, sévérité, fréquence, occurrence Objectifs à long terme Structures composites : synoptique, processus Analyse dans ARPEGE
Merci de votre attention : ) JBARBIER - Réunion ACASIS 31