Amélioration du schéma bulk à 2 moment pour les simulations LES

de nuages de couche limite.

O. Thouron, J.L Brenguier, F. Burnet

Part 1/7: Introduction Impact de l’entrainement sur le spectre de gouttelette

Mélange avec une masse d’air sec:

Dilution de la concentration

Evaporation

N / No N / No

RV

RVO

3

3

InhomogèneN dilution + évaporations

Rv constant

HomogèneN dilution

Rv évaporation

Parcelle nuageuse initiale :- No: concentration initiale- Rvo: rayon volumique

initial

DYCOMS-II RF03 SCMS-11/08

Burnet and Brenguier, JAS 2007

Part 1/7: Introduction Impact de l’entrainement sur le spectre de gouttelette

Question: Comment ce processus affecte il les propriétés radiatives et l’efficacité de précipitation du nuage?

Outil: Modèle de recherche méso-NH: Configuration LES Schéma bulk à 2 moments: contenu en eau et concentration

Condensation/Evaporation: ajustement à saturation Activation: diagnostique de la sursaturation maximum Mélange Homogène: concentration constante

Part 1/7: Introduction

Evaluer et améliorer les paramétrisations

Part 2/7: Evaluation

Domaine: 5*5 km2 avec une résolution horizontale de 50 m Résolution verticale de 10m dans la CN

2 cas idéalisés :

Rapport de mélange en vapeur d’eau (g.m-2)

Alt

itu

de

1086

Cas Humide

Cas sec

Part 2/7: Evaluation

Sec Humide

SommetDilution N

+

Diagnostique de Smax

Activation au sommet du nuage

Ajustement à saturation inapproprié à l’étude du mélange par entrainement

Sec Humide

Part 2/7: Evaluation

cef dt

dS

dt

dS=

dt

dS

Part 3/7: Développement

cef dt

dS

dt

dS=

dt

dS

evapcond

ttt

t

xxx

/

111

Condensation

1tx

Modèle sans ajustement diagnostique de S

Part 3/7: Développement

cef dt

dS

dt

dS=

dt

dS

evapcond

ttt

t

xxx

/

111

Condensation

1tx

Modèle sans ajustement diagnostique de S:

1

1

1

tc

tt

tl

r

r

f

ttf dt

dSSS

1

dt

dr tc1

1tcr

1

1

tt

tl

r

Part 3/7: Développement

cef dt

dS

dt

dS=

dt

dS

evapcond

ttt

t

xxx

/

111

Condensation

1tx

Modèle sans ajustement diagnostique de S:

1

1

1

tc

tt

tl

r

r

f

ttf dt

dSSS

1

dt

dr tc1

1tcr

1

1

tt

tl

r

Taux de condensation et activation calculés à partir de la saturation maximum rencontrée par l’air nuageux durant dt:

Approche valable pour des pas de temps < 0.5 s

Solution numériquepronostique de S

Part 3/7: Développement

Pronostique de S:

1

1

tt

tl

r

1tfS

1tS

fdt

dS

dt

dr tc1

1tS1t

cr

1

1

tt

tl

r

1tcr

cedt

dS

cef dt

dS

dt

dS=

dt

dS

Part 3/7: Développement

Sec Humide

Sec Humide

Ajustement à saturation

Diagnostique de la saturation maximum

Mélange homogène

Cas 1 Cas 2

Pronostique de la saturation

Mélange homogène

Part 4/7: Résultats

Sec Humide

Sec Humide

Ajustement à saturation

Diagnostique de la saturation maximum

Mélange homogène

Cas 1 Cas 2

Pronostique de la saturation

Mélange homogène

Part 4/7: Résultats

Sec Humide

Sec Humide

Ajustement à saturation

Diagnostique de la saturation maximum

Mélange homogène

Cas 1 Cas 2

Pronostique de la saturation

Mélange homogène

Part 4/7: Résultats

Ajustement à saturation

Diagnostique de la saturation maximum

Mélange homogène

Cas 1 Cas 2

Pronostique de la saturation

Mélange homogène

Cas Sec

Part 4/7: Résultats

Ajustement à saturation

Diagnostique de la saturation maximum

Mélange homogène

Cas 1 Cas 2

Pronostique de la saturation

Mélange homogène

Cas 3

Pronostique de la saturation

Mélange paramétré

Mélange homogène/inhomogène:

Homogène: toutes les gouttelettes sont exposées à la sous-saturation Temps d’évaporation > temps d’homogénéisation

Inhomogène: Certaines gouttelettes sont totalement évaporées, les restantes ne sont pas affectées :

Temps d’évaporation < temps d’homogénéisation

Part 5/7: Mélange paramétré

Cas sec

Cas

3C

as 2

Cas 2: Pronostic de la saturation et mélange homogèneCas 3: Pronostic de la saturation et mélange paramétré

Cas humide

Part 5/7: Mélange paramétré

Sec Humide

Rayon volumique: efficacité de précipitation

Concentration: propriétés radiatives ondes courtes

Au sommet du nuage, LWC : longwave radiative properties

Cas 2: Pronostic de la saturation et mélange homogèneCas 3: Pronostic de la saturation et mélange paramétré

Part 6/7: Résultats

Etude du mélange par entraînement pronostique de la saturation

Paramétrisation du mélange: comparaison du temps d’évaporation au temps d’homogénéisation

Impact non négligeable des différents schémas sur la microphysique (LWC, N and Rv) .

Conclusions

Simulations de cas observés et comparaison avec les observations

Etudier l’impact du mélange par entraînement sur les propriétés radiatives et l’efficacité de précipitation des nuages de couche limite

Travaux à venir

Part 7/7: Conclusions et perspectives