Modélisation de l'atmosphère sur l'Océan Indien.

Notions et illustrations

P. Tulet, directeur du LACy

Introduction sur la modélisation de l'atmosphère

Principes de la modélisation météorologique et clim atique

Cycle de Sisyphe

Observationdu systèmeterre

Mise en équation

Grille de calcul

Codageinformatique

Calcul numérique

Analyse etévaluation

Evolution de la capacité numérique

Electronic NumericalIntegrator Analyser andComputer (ENIAC, 1946)1er ordinateur pouvant être programmé pour résoudre des problèmes de calculs

385 multiplications/sec

Appliqué à des simulations de l'évolution de l'atmosphère publiés en 1950 par Charney, Fjørtoft et von Neumann.

Evolution de la capacité numérique

Depuis une trentaine d'année, doublement de la puissance tous les 18 mois.2015, calculateur du mésocentre Clément Ader est a 2.7 pétaFlops (1015 opérations/sec)

Deux familles : modèles de climat ou de prévision du temps

� Nombreux processus sous-maille, paramétrés� Doit résoudre les grands équilibres du système

terre et à différentes échelles de temps� Calcule les évolutions moyennes et tendances

climatiques (température, précipitations, ozone,...)

� Nombreux processus résolus (nuages, turbulence, convection,..)

� Importance de l'état initial (observations)� Calcule la prévision du temps sensible

(nuages, vent, convection, chimie hétérogène,...)

Modèles de climat Modèles de prévision du temps

Mois à centaine d'années Échelle de temps Minute à une dizaine de jours

Globaux : 100/300km, 30 nivRégionaux : 50/10 km, 40 niv

Résolution Globaux : 25/15km, 60/70 nivMéso-échelle : 2km/100m, 70/100 niv

30 min / 3h Pas de temps (calcul)

1 min / 0.5 sec

Sensibilité des modèles numériques de prévision

Importance de l'état initialBéjisa (30/12/14)

AROME, sans assimilation AROME, avec assimilation 3DVar

La RéunionLa RéunionRéunion

Importance de renforcer les observations assimilables sur l'OI (micro-onde, GPS..)

Hauts : 1000 mm de précipitations et 180 km/h de ventBas : 100-300 mm de précipitations et 110 km/h de vent

La Réunion La RéunionLa Réunion

Importance de la résolution

ALADIN

AROME MesoNH

Importance de la résolution Cas de Janvier 2010

Importance des processus physiques

ex. Modification de la vitesse de chute des cristaux sur un cyclone idéalisé

Même trajectoire Pression augmentée de 18 hPa

Modification de la charge électrique et du taux d'éclairs

Diminution de la vitesse des vents dans le mur de l’œil ~ 40 km / h

~ 2.4 éclairs/min ~ 0.03 éclairs/min

18 hPa

Nouvelle génération : les modèles couplés

Modélisation couplée : couplage océan-atmosphère

AROME – modèle atmosphère

SURFEX

OASIS

NEMO – modèle océanique

SST,Us,Vs

Qsol,Qnet,

E-P,τu,τv

Modélisation couplée : couplage océan-atmosphère

Trajectoire : Importance des la météorologie synoptique/régionaleImportance de l'assimilation (observations)

Modélisation couplée : couplage océan-atmosphèreDéfi actuel : intensité cyclone=> processus physiques et couplage OA

Best track

ECMWF (15km)

ALADIN (9 km)

AROME (2.5km)avec Océan 1D

AROME (2.5km)sans Océan 1D

Couplage avec modèle océan 3D (NEMO, MARS3D)

Rayon de vent max

Vitesse de vent max

Pression min

Température de la mer

Prochaine étape :

Modélisation couplée : couplage atmosphère-lave

Température surface lave

Flux de chaleur sensible lave

Modélisation couplée : couplage atmosphère-lave

~ 2000 µg/m3

~ 500 µg/m3

CALIPSO (lidar aerosol) Modélisation couplée

Conforme aux obs de l'ORA

Avec lave

Modélisation couplée : couplage atmosphère-lave

Différence modèle sans lave – avec lave

~ 50 000 µg/m³(25 fois trop)

~ - 500 µg/m³(pas de soufre)

Convection moins développée(sous l'inversion des Alizés)

Sans lave

Une petite animation pour conclure