Simulations de systèmes fortement précipitants

Méditerranéens avec Meso-NH : cas réels et académiquesE. Bresson1, C. Ardilouze2, O. Nuissier1 et V.

Ducrocq1

1) CNRM/GMME2) SCHAPI

5ème réunion des utilisateurs Meso-NH, 13-14 Oct. 2009

Météo-France, Toulouse

Motivation

Ducrocq et al., 2008; Nuissier et al., 2008

Localisation du maximum de précipitation quotidien1967-2006

dBz

20

32

40

48

56

Episode du Gard, 8-9 Sept. 2002 ~700 l/m2, 1.2 milliard € de dégâts

Ingrédients favorables aux MCS “Méditerranéens”:-environnement synoptique propice et quasi-stationnaire;-flux de basses couches (LLJ) humide et instable à méso-échelle butant contre le Massif Central + convergence en mer. Gard’02: + une plage d’air froid sous-orages produite par le MCS lui-même se bloque en vallée du Rhône et force le soulèvement du LLJ.

Connaissances des événements précipitants Méditerranéens

Simulations idéalisées d’événements précipitants Méditerranéens Participants : D. Ricard, C. de St Aubin (stage IT), E. Bresson (thèse), V. Ducrocq, O. Nuissier

U0

r0(z)

g/kg

U = 5 m/s r0(z)

U = 5 m/s r0(z)

Configurations MNH (PREP_IDEAL_CASE)

• Version Masdev4.7 bug3 avec 1 domaine à 2.4 km

• Radiosondage de Nîmes (08/09/02, 12 UTC) Θ(z), r0(z) uniforme horizontalement

• Schémas utilisés: ICE3, BL89(3DIM), rayonnement, convection peu profonde,…

• XSTEP=4

• Utlisation traceurs Lagrangiens (Pb: non parallèlisée en M4.7.3, peut-être en M4.8 ?)

Conditions Initiales = principales caractéristiques d’une situation associée à un MCS Méditerranéen quasi-stationnaire: un flux de basses couches rapide et humide (faiblement instable) butant contre le Massif Central.

Principales caractéristiques des expériences

Expériences Max vent U0

Facteur humidité

Topographie modèle

CTRL 20 m s-1 0.95 réelle

WIN10, WIN15, WIN30, WIN40

10,15, 30, 40 m s-1

0.95 réelle

ALPS, PYREN, MASC 20 m s-1 0.95 Sans les Alps, les Pyrenees, le

Massif Central

Q85, Q90, Q100 20 m s-1 0.85, 0.9, 1

réelle

Expérience CTRL - résultats

mm

423 mm

Précipitations cumulées sur 24h, après 24h

K

295

294

293

292

291

290

v et vents @36m AGL, après 24h

Contenu total en hydrométéores

Phase stationnaire

CTRL simule avec réalisme : - un HPE, avec un maximum de précipitations en amont des contreforts du Massif Central - un MCS quasi-stationnaire, associé à une plage froide sous orages s’opposant au LLJ

Influence de l’intensité du LLJ

317 mm

WIN10 WIN30

738 mm

WIN15

418 mm

CTRL (20 m/s)

423 mm

Précipitations cumulées sur 24h, après 24h

WIN40

948 mm

mm

Lorsque l’intensité du LLJ , - le HPE est localisé plus en amont des contreforts du Massif Central- le maximum de pluies ,La plage foide sous-orages disparait pour les LLJ les + intenses.

K

295

294

293

292

291

290

v et vents @36m AGL, après 24h

mm

Q85 - α=0.85 Q100 - α = 1CTRL - α=0.95Q90 - α=0.9

488 mm423 mm

600 mm α r0(z) r0(z)

α r0(z)

667 mm

Axe du Max

r0(z)SW NE

Précipitations cumulées sur 24h, après 24h

Distribution horizontal du rapport de mélange de la vapeur d’eau

Lorsque l’humidité de l’environnement , • le système précipitant est localisé plus en amont des contreforts du Massif Central.

Influence de l’humidité

Processus conditionnant un HPE

Q85

v @ 36m AGL, après 24hRétro-trajectoires sur 6h

Déclenchement convection profonde sur

bord d’attaque de la plage froide

Rétro-trajectoires sur 6h,

Contenu total hydrométéores à 4 km après 24h

Convergence de basses couches en amont du Massif Central

1 km

10 km

Les très basses couches alimentent les ascendances convectives

Q85

Effet des reliefs

Panaches de traceurs Lagrangiens, initialement contenus dans une boîte de 500m d’épaisseur de 42h à 48h

CTRL ALPSQ85

Flux de contournement des Alpes , quand l’environnement est plus sec – ou quand le flux est plus lent – i.e., nombre de Froude petit=> convergence de basses couches

Mise en place d'un cadre de modélisation à très haute résolution (500 m) avec Meso-NH=> analyses AROME à 2,5 km de résolution en conditions initiales et aux limites

Evaluation sur 2 cas d'étude : MCS du 20 octobre 2008 Systèmes précipitants du 21/22 octobre 2008

Analyse des simulations à très haute résolution pour identifier les mécanismes impliqués dans la formation et l'entretien des MCS

Connaissances des évènements précipitants Méditerranéens

Simulations à très fine échelle d’événements précipitants Méditerranéens Participants : C. Ardilouze (stage M2), V. Ducrocq

Configurations MNH (PREP_REAL_CASE)

• Version Masdev4.8 avec 2 domaines emboités à 2.5 km et 500 m

• Conditions initiales et aux limites latérales: analyses tri-horaires AROME

• Schémas utilisés: ICE3, BL89(3DIM), rayonnement, convection peu profonde,…

• XSTEP=6., NDTRATIO=3

Configuration Meso-NH

réflectivité radar à 16 UTC

Observations Simulations Méso-NH (@ 2500 m)

5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. 40. 45. 50. 55. 60.(dBz)

20AR06 (2,5 km) 20AR06G (2,5 km + 500m)

Sensibilité à la résolution(cas du MCS 20/10)

• Fort impact de la très haute résolution.• Description plus fine des reliefs et meilleure réprésentation du MCS du 20/10 d’ingrédients à l’échelle convective.

Phase mature du MCS du 20/10

θE et vent dans la coupe17 UTC

25 m/s

(K)

Axe de coupe

Plusieurs combinaisons de paramètres conduisent à l’accumulation de fortes précipitations and contrôlent la localisation d’un MCS quasi-stationnaire

Plage froide – LLJ – forçage orographique – convergence de basses couches se complètent ou rentrent en compétition. Leurs influences dépend fortement des caractéristiques de l’environnement (humidité, direction et intensité du LLJ)

Rôle complexe et important joué pour le système montagneux Massif Central/Alpes/Pyrénées flux de contournement, canalisation, blocage plage froide, etc)

Synthèse

Mise en place d’un cadre de modélisation à très haute résolution MNH couplé avec AROME

Apport significatif de la très haute résolution sur le cas du MCS du 20/10

Forçage par les reliefs de faible altitudeForçage de la plage froideRenforcement évaporation par flux sec en moyenne

troposphère

Les cas d'étude

pluviomètres

Précip 24h 20/10 @ 06 UTC

10 20 30 55 100 250 500(mm)

Précip 24h 21/10 @ 06 UTC

Analyse d’altitude le 20 et 21/10 @ 12 UTC Z500+ T500

21/10

11 UTC

22/10

03 UTC

21AR06 (2,5 km) 21AR06G1 (2,5 km + 500m)

5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. 40. 45. 50. 55. 60. (dBz)

Observations Simulations Méso-NH (à 2500 m)

Sensibilité à la résolution(cas du 21 et 22/10)