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Influence Réciproque des Climats d’Afrique de l’ouest, du sud de l’Asie

et du bassin Méditerranéen

http://www.cnrm.meteo.fr/ircaam/

Atelier final, Toulouse, 31/05/2010

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Fiche descriptive

ANR Vulnérabilité Milieux et Climat (2006) 5 partenaires: CNRM-GAME (coordination), CERFACS,

LEGOS, LMD, LOCEAN Durée: Janvier 2007 – Décembre 2009 (Avril 2007 -

Juin 2010) Financement: 280 k€ (coût total 1390 k€) Missions (EGU, AGU, workshops internationaux…) 4 postdocs de 12 mois

– Soline Bielli (CNRM puis CERFACS)– Sebastien Gervois (LOCEAN)– Liu Lin (LMD)

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Remote effects of diabatic heating anomaliesHoskins & Karoly, JAS, 1981

Steady state, linear solution (Z300 in dam) of

a five-layer baroclinic model for a deep elliptical

heat source at 15°N perturbing the Northern

Hemisphere winter zonal flow)

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Monsoons and the dynamic of desertsRodwell & Hoskins, QJRMS, 1996

Remote diabatic heating in the Asian monsoon region can induce a Rossby-wave pattern to the west A warm thermal structure interacts with air on the southern flank of the mid-latitude westerlies causing it to descend This adiabatic descent is localized over the eastern Sahara and Mediterranean

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Mediterranean-monsoon teleconnections Raicich et al., IJoC, 2003

1948-1994 high-pass filtered data (11-yr cut-off)

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Canicule 2003: une origine controversée(Cassou et al. 2005, Black & Sutton 2006, Jung et al. 2006,…)

Black & Sutton, 2006

Rôle des téléconnexions tropicales (Atlantique, Indien) vs des facteurs régionaux (Méditerranée, humidité du sol) ?

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Changement climatique et événements extrêmes (4ème rapport d’évaluation du GIEC, 2007)

Relative convergence des modèles en terme de climat moyen Nombreuses incertitudes sur la réponse des modes de variabilité

et des téléconnexions (+ ou - bien simulés sur le 20ème siècle) Quelles conséquences pour les projections concernant les

événements extrêmes (notamment canicules et sécheresses) ?

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Questions

Quelle est l’influence réciproque, et sur le Bassin Méditerranéen, de la variabilité intra-saisonnière et inter-annuelle des climats de mousson ?

Quelle est dans les MCGA l’influence des erreurs tropicales (notamment sur les régions de mousson) sur la climatologie, la variabilité et la prévisibilité des régions extra-tropicales ?

Quels mécanismes dynamiques et quelles interactions d’échelles sous-tendent ces téléconnexions et les erreurs associées ?

Quel rôle jouent les rétroactions océaniques (TSM extratropicales) et continentales (humidité du sol) ?

Quelles implications pour les scénarios climatiques du 21ème siècle ?

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Méthodologie: Les simulations guidées

Principe: Contraindre le climat tropical (ou de mousson) dans des simulations atmosphériques globales (Arpege V4.6 au CNRM, LMDZ4 au LMD, modèle simplifié au LEGOS) avec températures océaniques prescrites ou interactives (couplage avec CMO, contribution du CERFACS)

Technique: Nudging régional vers les réanalyses ERA40 (1958-2001) ou les analyses opérationnelles ECMWF (au delà de 2001). Ensembles de simulations différant uniquement par leur conditions initiales pour isoler le signal.

Diagnostics primaires: Sorties mensuelles et quotidiennes disponibles au format netcdf sur serveur Dods.

Diagnostics secondaires: modes de variabilité interannuels et intra-saisonniers, régimes de temps, indices Stardex, etc…

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Quelques résultats marquants

Réanalyses et observations (OLR): Distinction des modes 10-30 et 30-100 jours sur l’Afrique de l’Ouest, le second étant lié à la variabilité MJO sur l’océan Indien. Liens avec les régimes de temps sur l’Europe (?)

Simulations CMIP3 (GIEC): Difficilement exploitables en raison des biais tropicaux (moussons, ENSO) et de l’influence excessive et souvent irréaliste de l’ENSO sur la variabilité tropicale et extratropicale.

Nudging en mode « PROVOST »: Le nudging tropical permet de contraindre la climatologie et la variabilité interannuelle des ondes stationnaires extra-tropicales, et modifie la fréquence des régimes de temps sur l’Atlantique Nord et l’Europe (impact plus mitigé). Le forçage par les TSM extratropicales semble du second ordre (sauf température dans les basses couches).

Etudes de cas approfondies (ex: été 2003): Les forçages tropicaux expliquent une partie de la réponse observée aux moyennes latitudes, mais l’amplitude des signaux est fortement sous-estimée. Les surfaces océaniques et continentales contribuent à des rétroactions positives. Les réponses différentes des modèles ARPEGE-Climat et LMDZ s’expliquent en partie par leurs biais systématiques (?)

Site web: http://www.cnrm.meteo.fr/ircaam/

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Programme de l’atelier

14h00-14h15 : Présentation générale du projet IRCAAM (H.Douville) 14h15-14h45 : Relation MJO-mousson Africaine (S.Janicot et E.Mohino) 14h45-15h15 : Influence des moussons sur le climat Méditerranéen (L. Li) 15h15-15h45 : Influence de la circulation atmosphérique tropicale sur les ondes

stationnaires extratropicales (H.Douville) 15h45-16h00 Pause café 16h00-16h30 : « Moi je fais semblant de nudger » (N. Hall) 16h30-17h00 : Rôle des rétroactions des SST extratropicales pour la simulation de

l’été 2003 (C. Cassou et S. Bielli) 17h00-17h15 : Rôle des rétroactions des SST tropicales pour la simulation de la MJO

et de ses téléconnexions (Y. Ruprich-Robert et C. Cassou) 17h15-17h30 : Southeast Asia atmospheric circulation under the influence of tropical

nudging (L. Liu and L. Li) 17h30-18h00 Perspectives du projet IRCAAM et discussion

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Publications directement liées à IRCAAM

1. Bielli S., H. Douville, B. Pohl (2009) Understanding the West African monsoon variability and its remote effects: an illustration of the grid point nudging methodology. Clim. Dyn., doi:10.1007/s00382-009-0667-8

2. Bielli. S., C. Cassou, H. Douville (2010) Influence of tropical circulation on the summer 2003 heat wave over Europe. J. Clim. ou Clim. Dyn. (en préparation)

3. Douville H., S. Bielli, C. Cassou, M. Déqué, N. Hall, S. Tyteca, A. Voldoire (2010) Tropical influence on boreal summer mid-latitude stationary waves. Clim. Dyn. (soumis)

4. Douville H., S. Bielli, L. Li (2010) Boreal summer stationary wave variability: Assessment of tropical forcing in two atmospheric GCMs. Geophys. Res. Lett. (en préparation)

5. Hall N., H. Douville, L. Li (2010) Simulations of GCM nudging experiments with a simple dynamical model. J. Clim. ou Clim. Dyn. (en préparation)

6. Janicot S. et al. (2009) Dynamics of the WAM. Part IV: Analysis of 25-90 day variability of convection and the role of the Indian Monsoon. J. Climate, 22, 1541-1565

7. Janicot S. et al. (2010) Dynamics of the WAM. Part V: The role of equatorial convectively coupled Rossby waves. J. Climate (en révision)

8. Mohiño E., S. Janicot, L. Li, H. Douville (2010) The impact of Indian MJO on the West African summer monsoon and its feedback using AGCM nudged experiments. Clim. Dyn. (en préparation)

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Autres retombées du projet

Compréhension des biais et de la variabilité régionale sur l’Afrique (AMMA)– Pohl B., H. Douville (2010) Diagnosing GCM errors over West Africa using relaxation

experiments. Part I: climatology and interannual variability. Clim. Dyn. (soumis) Etude de l’influence de la stratosphère sur la variabilité hivernale aux moyennes

latitudes de l’Hémisphère Nord– Douville (2009) Stratospheric polar vortex influence on Northern Hemisphere winter

climate variability. Geophys. Res. Lett. 36, L18703.– Saint-Martin D., D. Cariolle, H. Douville (2010) Sensitivity of the northern hemisphere

winter circulation to the equatorial stratosphere. Clim. Dyn. (soumis)– Ouzeau G., H. Douville, D. Saint-Martin (2010) Clim. Dyn. (en préparation)

Extension de l’étude de l’influence de la circulation tropicale sur la variabilité climatique de l’Hémisphère Nord aux autres saisons (notamment hiver)– Douville H. (2010) Relative influence of the tropical troposphere and extratropical

stratosphere on Northern Hemisphere winter climate variability. WGNE Blue Book

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Ce qui reste à faire…

Rédaction du bilan scientifique et comptable (relevé de dépenses)– Résultats et faits marquants (1 page maxi.)– Synthèse et rédaction du rapport final (deadline 30 juin)

Etudes de processus– Dynamique et interactions d’échelles (modèle simplifié, nudging vers des

réanalyses filtrées)– Rétroactions océaniques et continentales: évaluation plus systématique

Prévisions saisonnières– Apport du nudging en mode couplé– Nudging vers une atmosphère tropicale en partie statistique (ex: climatologie,

AR, analogues) ?

Scénarios climatiques– Evaluation plus systématique des téléconnexions tropiques-extratropiques– Contribution aux incertitudes des changements climatiques simulés aux

moyennes latitudes

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Dîner à La belle équipe (20h00)

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Diagramme de Gantt