Simulation de la canicule de 2003 sur Paris et Toulouse avec MesoNH-TEB Julien DESPLAT Bureau détude Direction Interrégionale Île de France - Centre

Simulation de la canicule de 2003 Simulation de la canicule de 2003 sur Paris et Toulouse avec sur Paris et Toulouse avec

MesoNH-TEBMesoNH-TEB

Julien DESPLAT

Bureau d’étude

Direction Interrégionale Île de France - Centre

Simulation de la canicule de 2003 :Plan de l’exposé

1. Objectifs et contexte de l’étude

2. Méthodologie envisagée au BE

3. Les différents problèmes rencontrés

4. Conclusions

Simuler la canicule à Paris et à Toulouse durant la période « la plus meurtrière » du 8 au 13 Août et connaître l’influence du bâti sur le climat urbain (à titre de comparaison entre 1 ville du « Nord » et 1 ville du « Sud »)

Modéliser les comportements climatiques de Paris et de Toulouse lors de la canicule de 2003 dans une

configuration « ville uniforme » ou « ville réaliste »;

Réaliser des tests de sensibilité de l’impact de l’aménagement urbain sur le climat.

Identifier les principaux paramètres liés à la ville en vue d’une prévision en temps réel du climat urbain en période

de canicule avec le nouveau modèle AROME à résolution 2.5km (Opérationnel fin 2008)

Simulation de la canicule de 2003 :Objectifs et contexte de l’étude

Simulation de la canicule de 2003 :Méthodologie envisagée au BE

Modélisation numérique :

Utilisation de Meso-NH (modèle de ville TEB pour la surface urbaine);

Technique du grid-nesting avec deux modèles imbriqués;

Simulation durant 6 journées caniculaires : du 08 au 13 Août inclus.

Tests de sensibilité au couvert urbain (hauteur, largeur des rues, albédo,…)

Validation des simulations à partir du réseau d’observations de Météo-France : stations terrestres, satellite et radiosondage, et plus si opportunités (Ville de Paris ?).

Modèle « Père » :

1200*600 km

Résolution 6km

2 Modèles « Fils »

180*180 km

Résolution 2km

Simulation de la canicule de 2003 :Méthodologie envisagée au BE

Depuis Automne 2006 : différents problèmes rencontrés :

Choix d’un modèle coupleur : initialisation des réservoirs de surface

Apparition d’une instabilité convective trop marquée :

Configuration dynamique de Meso-NH

Occurrence de pluies convectives dans le modèle père

Simulation de la canicule de 2003 :Les problèmes rencontrés

Critère : « Remplissage correct des réservoirs » : paramètre WG2

Analyse CEP du 08/08/2003 à 0h UTC Analyse ARPEGE du 08/08/2003 à 0h UTC

Simulation de la canicule de 2003 :Choix d’un modèle coupleur

Initialiser ARPEGE avec un SWI constant à 0.1 sur tout le domaine

Analyse ARPEGE avec SWI constant à 0.1 Champ CLAY du 08/08/2003 à 0h UTC

Simulation de la canicule de 2003 :Choix d’un modèle coupleur







Fortes instabilités irréalistes dans le domaine « Père » dues à la contribution convective de la condensation sous-maille selon sigma_s convectif

Paramétrisation dans &NAM_TURBn

LSIG_CONV=FLSIGMAS=T

Réalisation de tests menés par l’équipe CNRM entre des simulations couplées par ARPEGE et CEP en mode version 4.7

Simulation de la canicule de 2003 :Apparition d’une instabilité convective

Apparition dans le modèle « fils parisien » de noyaux de vent fort dans toute la couche limite associés à de forts downdrafts et de fortes précipitations… qui sont inhibés en activant le schéma de convection profonde : A 2 km pas satisfaisant !….Le modèle a besoin d’un mélange plus fort que celui créé par la turbulence ou par le schéma actuel de convection peu profonde pour évacuer l’instabilité convective contenue dans la CL

Module de vent et direction associée au 1er niveau du modèle sur le modèle « fils parisien » avec ARPEGE comme modèle coupleur à 3H, 6H, 9H, 12H, 15H et 18H.


Avec un couplage CEP :Disparition dans le modèle « fils parisien » du noyau de vent fort et obtention d’un champ de vent réaliste pendant la durée de la simulationSimulation plus proche des RS en matière de stabilité de l’atmosphèreMeilleure reproduction des pluies convectives dans le modèle « Père ».

Module de vent et direction associée au 1er niveau du modèle sur le modèle « fils parisien » avec CEP comme modèle coupleur à 3H, 6H, 9H, 12H, 15H et

18H.



Pourquoi une telle différence entre les couplages ARPEGE et CEP ?

CAPE du champ ARPEGE du CAPE du champ CEP du 08/08/2003 à 0h UTC 08/08/2003 à 0h UTC

Utilisation du CEP comme modèle coupleur, avec uniquement la paramétrisation de la convection peu profonde à 2km….

…en attendant un schéma flux de masse prenant le relais de la turbulence dans la partie supérieure de la CL








Objectif :

Obtenir une aussi bonne simulation que celle réalisée par les tests du CNRM

Pb :

Utilisation de la version 4.6 et d’une configuration dynamique déjà utilisée au sein du BE

Apparition de vents forts irréalistes sur toute la verticale faisant « exploser » les simulations !!

Coupe verticale sur le Nord de la France du module de vent le 08/08/2003 à 6hUTC.

Simulation de la canicule de 2003 :Configuration dynamique de MesoNH

Paramétrisation dans &NAM_DYN_XSEGLEN

XALKTOP = 0.003 au lieu de 0.01XALZBOT = 15000 au lieu de 4000

Paramétrisation dans &NAM_DYNn

CPRESOPT = « RICHA » au lieu de CRESI

Simulation de la canicule de 2003 :Configuration dynamique de MesoNH







Pluies convectives issues des tests CNRM Pluies convectives avec config BE

du 08/08/2003 à 15h UTC du 08/08/2003 à 15h UTC

Simulation de la canicule de 2003 :Occurrence de pluies convectives dans le modèle Père

Pourquoi une telle différence entre les deux simulations ?

Pluies convectives issues de la Mosaïque Radar du 08/08/2003 à 15h UTC simulation du BE SANS SWI CONSTANT du 08/08/2003 à 15h UTC


Sans initialisation du SWI, la région parisienne n’est plus arrosée par des pluies convectives…alors qu’une initialisation du SWI à 0.1 n’entraîne pas de modifications importantes du contenu en eau (cf WG2)!

Dans la région toulousaine, aucun impact de la « non initialisation » du SWI.

Sans doute une mauvaise initialisation du SWI entre les modèles pères et fils : En cours de réflexion….


Situation météorologique de blocage avec une dorsale d’altitude et une masse d’air très chaude en surface : déclenchement orageux sur les massifs et « critique » en plaine : difficulté pour MesoNH de simuler une canicule avec MesoNH, qui a tendance à simuler trop de convection ??

Première étude menée avec MesoNH : erreurs de débutants (étourderies dans les namelistes, compréhension difficile des paramétrisations dynamiques et physiques du modèle)

Tests réalisés avec des « pas de temps » faibles : 1h de simulation ~ 45mn de calculs

4 mois de travail au sein du BE pour obtenir une simulation de référence la plus « réaliste » possible…… avec le soutien de l’équipe MesoNH du CNRM (Christine, Jeanine et Isabelle) et Valéry de GMME !! Merci beaucoup à eux !

Simulation de la canicule de 2003 :Conclusions

Merci de votre attention……Merci de votre attention……et et

vous avez le bonjour de Sophie !vous avez le bonjour de Sophie !


Impacts sanitaires de la caniculeAtelier de la Santé du Parisien

INSERM (Prof. SPIRA)

Stratégies d’adaptation du bâti au changement climatique en ville

CSTB

Modélisation du climat urbain CNRM – DIRIC/BE

Étude de la canicule de 2003

OBJECTIFS DU BE :

1. Simuler la canicule à Paris et à Toulouse durant la période « la plus meurtrière » : 8 au 13 Août

2. Connaître les impacts des aménagements sur le climat urbain

Étude des causes de surmortalité à Paris durant la canicule 2003

Travail de thèse sur l’intégration des enjeux du climat urbain dans les différents

moyens d’intervention sur la ville

Projets de collaboration avec le CSTB et le CNRM :

Convention de recherche avec le CSTB Partenaires : Mairie de Paris et l’APUR

Proposition à l’ANR du projet de recherche MUSCADE (Modélisation Urbaine et Stratégies d’adaptation au Changement climatique pour Anticiper la Demande Energétique)

Partenaires : CNRM, EDF, CIRED, CSTB et la Mairie de Paris


Fortes instabilités irréalistes dans le domaine « fils parisien » : Apparition de noyaux de vent fort dans toute la couche limite associés à de forts downdrafts et de fortes précipitations

Coupes verticales à 18h sur le modèle 2 dans le noyau de vent fort : en haut à gauche le module de vent, au milieu à droite la vitesse verticale et en bas à gauche l’eau nuageuse.


Documents

Simulation de la canicule de 2003 sur Paris et Toulouse avec MesoNH-TEB Julien DESPLAT Bureau détude Direction Interrégionale Île de France - Centre