Améliorations du schéma de rayonnement Odile Thouron, Jean Louis Brenguier, Christine Lac,...

Améliorations du schéma de rayonnement

Odile Thouron, Jean Louis Brenguier, Christine Lac, Philippe Dubuisson

Réunion Méso-NH Utilisateurs – 23/24 Avril 2007

CNRM/GMEI/ MNPCA

PLAN DE LA PRESENTATION

1) Code de transfert radiatif du Centre Européen

CODE DE TRANSFERT

RADIATIF

(Centre Européen)

INTERFACE

MESO-NHMESO-NH

1) Code de transfert radiatif du Centre Européen (TR-ECMWF) Révision du schéma ondes courtes

2) Interface Méso-NH Calcul des propriétés optiques Prise en compte de la pluie dans le transfert radiatif

1) CODE DE TRANSFERT RADIATIF DU CENTRE EUROPEEN

CODE DE TRANSFERT RADIATIF DU CENTRE EUROPEEN

Schéma ondes courtes

Diffusion du rayonnement solaire incident Ancienne formulation

Les mêmes hypothèses de recouvrement sont appliquées aux efficacités de diffusion et aux fractions nuageuses

Efficacité de diffusion

Diffusion du rayonnement solaire incident Ancienne formulation

Les mêmes hypothèses de recouvrement sont appliquées aux efficacités de diffusion et aux fractions nuageuses

Nouvelle formulation proposée L’efficacité de diffusion moyenne de chaque maille est

connue Aucune hypothèse de recouvrement n’est effectuée

Cas d’étude 1) STRATO: Stratocumulus (Sandu et al., 2007)

Simulation LES 3D Résolution horizontale: 50 m Résolution verticale: 10 m

2) CUMUB: Cumulus (Szumowski et al.,1990)

Simulation LES 2D Résolution horizontale: 50 m Résolution verticale: 10 m

CODE DE TRANSFERT RADIATIF DU CENTRE EUROPEEN

Schéma ondes courtes

Méthodologie Calcul des propriétés optiques avec la théorie de

Mie (MOP) Calcul des flux en chaque colonne du domaine

SHDOM (ordonnées discrètes) TR-ECMWF avant correction (Old scheme) TR-ECMWF après correction (New scheme)

CODE DE TRANSFERT RADIATIF DU CENTRE EUROPEEN

Schéma ondes courtes

Schéma ondes courtes

CODE DE TRANSFERT RADIATIF DU CENTRE EUROPEEN

STRATO Sommet Sol

Old

Scheme

-81 80

New

Scheme

35 43

CUMU Sommet Sol

Old

Scheme

-211 185

New

Scheme

+47 -64

Cosinus de l’angle solaire

Différence avec SHDOM (W.m-2)

Flux au sommet Flux au sol

2) INTERFACE MESO-NH

INTERFACE MESO-NH

Propriétés optiques paramétrées: Slingo et al. (1989) Fouquart (1987): Hypothèse du coefficient d’extinction constant = 2

Mie Mie

F

ouqu

art-

Mie)/ M

ie

S

lingo

-M

ie)/ M

ie

Propriétés optiques Prise en compte de la pluie dans le transfert radiatif

CUMULUS

STRATOCUMULUS

INTERFACE MESO-NH

Propriétés optiques

Mie Mie

F

ouqu

art-

Mie)/ M

ie

S

lingo

-M

ie)/ M

ie

Cas de simulation où seul le contenu en eau est connu Rayon effectif déterminé à partir de Martin et al. (1987)

Paramétrisation établie à partir d’observations de stratocumulus Hypothèse sur la concentration

Prise en compte de la pluie dans le transfert radiatif

Mie

S

lingo

-M

ie)/ M

ie

CUMULUS

STRATOCUMULUS

INTERFACE MESO-NH

Propriétés optiques Prise en compte de la pluie dans le transfert radiatif

Concentration non pronostiquée: Mauvaise paramétrisation du rayon effectif

Concentration pronostiquée: Généralement études LES qui nécessitent de correctement choisir les paramétrisations de propriétés optiques

INTERFACE MESO-NH

Résultats préliminaires Cas de simulations 1D d’une même colonne nuageuse

Schéma basé sur Khairoutdinov et Kogan (2000) (Geoffroy et al., en préparation)

Résolution verticale: 10 m Simulation de nuit et de jour

Propriétés optiques Prise en compte de la pluie dans le transfert radiatif

Avec pluie

Sans pluie

Con

tenu

en

eau

nu

ageu

se (

g.m

-2)

Con

tenu

en

eau

de

plu

ie (

g.m

-2)

NUIT

INTERFACE MESO-NH

Propriétés optiques Prise en compte de la pluie dans le transfert radiatif

NUIT

LWC

INTERFACE MESO-NH

Propriétés optiques Prise en compte de la pluie dans le transfert radiatif

Avec pluie

Sans pluieC

onte

nu e

n ea

u

nuag

euse

(g.

m-2)

Con

tenu

en

eau

de

plu

ie (

g.m

-2)

JOUR

INTERFACE MESO-NH

Propriétés optiques Prise en compte de la pluie dans le transfert radiatif

JOUR

LWC

CONCLUSION

Code de transfert radiatif du centre européen Nouvelle formulation de la diffusion du rayonnement solaire

incident indépendante de la résolution verticale du modèle Correction d’erreur de codage: Rapport disponible

CONCLUSION

Interface Méso-NH Calcul des propriétés optiques

Limite du couplage avec le TR dans le cas de schémas où seul le contenu en eau est pronostiqué

Dans le cas de schémas avec LWC et N pronostiqués: attention au choix des paramétrisations

Table de Mie?

Prise en compte de la pluie dans le TR Impact non négligeable sur une colonne faiblement précipitante

Particules de glace? Double usage des classes de particules précipitantes Complexité du calcul de leurs propriétés optiques

CONCLUSION

Interface Méso-NH Calcul des propriétés optiques

Limite du couplage avec le TR dans le cas de schémas où seul le contenu en eau est pronostiqué

Dans le cas de schémas avec LWC et N pronostiqués: attention au choix des paramétrisations

Table de Mie?

Prise en compte de la pluie dans le TR Impact non négligeable sur une colonne faiblement précipitante

Particules de glace? Double usage des classes de particules précipitantes Complexité du calcul de leurs propriétés optiques

Stage M1: Florent Malavelle

MERCI POUR VOTRE ATTENTION