Courants de densité dans la simulation LES du 10 Juillet (cas AMMA) N Villefranque, F Couvreux, T Fiolleau, F Guichard 1. caractérisation des poches froides 2. cycle de vie des poches froides 3. sensibilité à la microphysique
Contexte : - Difficulté d'observer les poches froides (Zuidema et al 2012 : ocean, Dione et al, 2013 : land) qqs études à partir de simulations explicites (Tompkins et al 2001, Feng et al, 2015 => océan) - Représentation de ces poches dans les modèles encore rare (Grandpeix et al, 2010) - effet dynamique de soulèvement versus effet thermodynamique Les questions : Que nous disent les simulations LES sur les pôches froides? Caractérisation thermodynamique, dynamique, cycle de vie, processus en jeu, En quoi ces résultats sont ils sensibles aux caractéristiques de la simulation? Peut on utiliser ces simulations pour guider le développement et leur représentation dans les modèles de climat?
Simulations LES : 1/ description du cas Cas d'initiation locale de convection en zone semi-aride (juste avant l'arrivée de la mousson) observé à Niamey (Lothon et al, 2011) 3/ validation du cas : Comparaison aux observations (turb, nuages) Convection couche limite sèche Convection profonde Peu profonde 2/ simulation du cas avec une simulation LES : Domaine : 100x100 km² ; 20km (Couvreux et al, 2012) x=200m, sorties toutes les 5min ; 13h LS forcing 1D/100 km rv 20 km x=200m Initial profiles (from soundings at 06Z)
Détection des courants de densité : Détection : - surface caractérisée par des '<-1K - prolongation en 2D puis 3D Seuil? -
Détection des courants de densité : Détection : - surface caractérisée par des '<-1K - prolongation en 2D puis 3D Seuil=-0.6K - Caractérisation :, e, v, qv, ws, tke, P, Precip,.. Surface, volume
Caractéristiques des courants de densité: - Surface, volume, densité : hauteur moy ~500m-1km ; max~1.5-2.5km 20 % 15 % 10 % 5% Petites poches <20 km² = 178 Moyennes poches 20-80 km² = 167 Grandes poches > 80 km² = 106
Caractéristiques des courants de densité: - Caractéristiques thermodynamiques des poches : Petites poches <20 km² Moyennes poches 20-80 km² Grandes poches > 80 km² Intensité du vent en surface d'autant plus forte que la poche froide est grosse : Même chose pour le wmin, thv ano Plus complexe pour rv (en fait 2 pics pour les grandes poches)
Cycle de vie des courants de densité: - Détection des courants de densité par une anomalie de température potentielle virtuelle fortement négative - Application d'un outil de suivi des systèmes convectifs (Fiolleau et al) : détection des noyaux, expansion des surfaces dans le temps et l'espace
Cycle de vie des courants de densité: durée & surface Cycle de vie (durée de vie > 20min, naissance avt 1750, mort avant 1900= 29 poches): -Durée de vie ~ 30 min, plus courtes plutôt au début
Cycle de vie des courants de densité: caractéristiques thermo Cycle de vie : -Durée de vie ~ 30 min, max de wmin max de vent en surface au milieu de vie wmin v max(ws_surf) <rv>cp-<rv>_surf rv_surf e Poches sèches : plus de variabilité de rv au cours du temps et spatialement et the> (plus bas?)
Sensibilité des courants de densité aux caractéristiques de la LES Sensibilité:aux profils initiaux, à la résolution, à la taille du domaine, forçages surf/ls,microphys Pbm : timing différent de l'initiation de la convection, focus sur la microphysique (processus clé) Microphysique: -modification de la loi régissant l'évaporation des précipitations - modification du No (paramètre régissant la distribution des gouttes) :!! modifie tous les processus microphysiques!!-> 0.4 (Nmin) 1 (Nref) 3.5 (Nmax) 107 + No grand (aussi loi) + gouttes sont petites + formation pluie + évaporation+ poches grandes + ano<0 de thv + ano de rv
Conclusions Analyse statistique des poches froides : ~ 15-20 % du domaine, hmoy~500m-1km, plus grosses plus wmin, thvmin. Plus complexe de comprendre l'anomalie en rv Croisement avec toocan=> cycle de vie des pôches froides ; à 0.4 durée de vie max thv min, max wmin ; les poches humides ~ cst ; pôches sèches forte variabilité spatio-temporelle Sensibilité des résultats à différentes caractéristiques des simulations LES : non négligeable pour la microphysique A creuser : propagation des poches, interaction avec la surface
Analyse de la couverture de pluie dans le cas Sahélien: 1000 1045 1110 1145 1210 1245 1310 1345 1410 1445 1510 1545 1610 1640 1710 1740 1810 1840 200m 400m 600m 800m 1km 2km 5km 200m 400m 600m 800m 1km 2km 5km