Prévision saisonnière des conditions de MAMJ 2016

Prévision saisonnière des conditions de MAMJ 2016
Lauriane Batté (CNRM, UMR Météo-France/CNRS)
19 février 2016
Introduction
Ce document présente une synthèse de la prévision du modèle couplé CNRM-CM dans sa version
opérationnelle « système 5 » en cours d'intégration dans EUROSIP.
La première partie des résultats montre une actualisation des analyses du Milestone 3.3b préparé
dans le cadre du projet ACASIS. La deuxième partie montre la prévision pour la saison Mars-AvrilMai-Juin (MAMJ) 2016 à venir.
Les différences majeures avec le modèle étudié pour le Milestone sont les suivantes :
• la période de re-prévisions (« hindcast ») EUROSIP est plus courte ;
• le modèle présente une résolution atmosphérique supérieure (tl255 soit environ 0.7° en
latitude/longitude) ;
• la version du modèle ARPEGE-Climat utilise une physique diagnostique (au lieu de la
nouvelle physique pronostique étudiée pour le Milestone) ;
• l'initialisation des re-prévisions se fait pour le hindcast à partir d'ERA-Interim pour
l'atmosphère, GLORYS2v3 (analyse océanique de Mercator-Océan) pour l'océan ;
• la prévision d'ensemble comprend 15 membres pour la partie « hindcast » et 51 membres
pour la prévision temps réel ;
• la prévision 2016 temps réel a été initialisée à partir des analyses du CEPMMT pour
l'atmosphère et de l'analyse Mercator-Océan PSI2G3 ;
• l'échéance de prévision est étendue jusqu'au 5ème mois inclus (au lieu de 4).
Pour la période de hindcast, la référence utilisée pour les températures Tmin et Tmax est ERAInterim. On étudie comme dans le Milestone les indices de vague de chaleur suivants :
• HWDI (heat wave duration index) : nombre de jours par saison MAMJ où la Tmax (resp.
Tmin) dépasse le 90ième percentile de la période de hindcast (1993-2014) pour au moins 3
jours consécutifs ;
• HWPP (heat wave per period) : nombre de vagues de chaleur en MAMJ.
On s'intéresse également au nombre de jours où la Tmax dépasse 35°C et le nombre de jours où la
Tmin dépasse 20°C pour se comparer aux prévisions statistiques calculées par Vincent Moron.
Comme pour la version utilisée pour le Milestone, le modèle Système 5 utilisé pour EUROSIP
présente des erreurs systématiques en Tmin et Tmax. Le calcul des indices de chaleur se fait donc
en utilisant les 90ième percentiles les valeurs Tmin et Tmax du modèle (pour la période de hindcast,
on retire l'année en cours pour ce calcul afin de ne pas sur-estimer les capacités de prévision du
modèle).
Evaluation du Système 5 sur la période de hindcast
La figure 1 montre la climatologie ERA-Interim sur la période MAMJ 1993-2014 du HWDI et du
HWPP pour Tmax, ainsi que les biais des re-prévisions du système 5 CNRM-CM sur la même
période.
On voit que comme c'était le cas avec le système étudie pour le Milestone, le modèle CNRM-CM
présente un biais négatif marqué en nombre et durée des vagues de chaleur, ce malgré l'utilisation
du 90ième centile de sa propre climatologie pour définir ces indices. Comme remarqué
précédemment, le modèle ne parvient pas à maintenir les phénomènes de chaleur marquée qui
durent en moyenne moins longtemps que dans les données de référence.
Tmax HWDI ERA-Interim
Tmax HWPP ERA-Interim
Biais CNRM-CM Tmax HWDI
Biais CNRM-CM Tmax HWPP
Figure 1 : En haut : climatologie ERA-Interim des indices HWDI (à gauche) et HWPP (à droite) des Tmax pour MAMJ
1993-2014 ;en bas : biais moyen du modèle CNRM-CM par rapport à ERA-Interim sur la même période
Tmin HWDI ERA-Interim
Tmin HWPP ERA-Interim
Figure 2 : Comme pour le haut de la figure 1 mais pour les indices en Tmin
L'étude des vagues de chaleur en Tmin (Figures 2 et 3) montre des résultats similaires en termes de
biais du modèle. Un biais marqué n'implique pas nécessairement une absence de prévisibilité de la
variabilité inter-annuelle du phénomène. Comme pour le Milestone, on quantifie l'aptitude du
modèle CNRM-CM à reproduire cette variabilité inter-annuelle en calculant les corrélations des
anomalies en nombre et durée de vagues de chaleur en point de grille.
Les résultats sont montrés dans la figure 4. On indique les points de grille pour lesquels la
corrélation est significative à 95 % (test de Student) par des points.
Biais CNRM-CM Tmin HWDI
Biais CNRM-CM Tmin HWPP
Figure 3 : Comme pour le bas de la figure 1 mais pour les indices en Tmin
Corrélation Tmax HWDI
Corrélation Tmax HWPP
Corrélation Tmin HWDI
Corrélation Tmin HWPP
Figure 4 : Corrélation du modèle CNRM-CM (système 5) pour les indices Tmax et Tmin de durée et nombre de vagues
de chaleur, par rapport à ERA-Interim pour la saison MAMJ sur la période 1993-2014
On obtient des niveaux de corrélation assez comparables à ceux montrés dans le Milestone. A noter
qu'ici la saison étudiée est plus longue (jusqu'à 5 mois après l'initialisation au 1 er février des
prévisions), mais la période de hindcast plus restreinte (22 ans au lieu des 34 ans étudiés pour le
Milestone).
Les capacités du modèle à reproduire la variabilité inter-annuelle du nombre et de la durée des
vagues de chaleur est donc limitée, mais des régions étendues présentent des corrélations
significativement supérieures à zéro.
La partie suivante présente la prévision temps réel pour MAMJ 2016. Il conviendra de garder en
tête les évaluations du hindcast précédemment montrées. A titre de comparaison, on présentera des
graphes similaires pour l'année 2010.
Prévision pour MAMJ 2016
Tmin – Tmax moyennes sur MAMJ
La figure 5 montre les anomalies prévues de Tmax (à gauche) et Tmin (à droite) pour la saison
MAMJ à venir, par rapport à la période de référence de 22 ans de 1993 à 2014.
On voit que le modèle prévoit une anomalie positive sur la quasi-totalité des points de grille en
Tmax, et tous les points de grille en Tmin. L'anomalie est plus marquée en Tmin qu'en Tmax avec
de nombreux points du domaine dépassant une anomalie prévue de plus de 1°C.
Figure 5 : Anomalie moyenne de Tmax (à gauche) et Tmin (à droite) en MAMJ prévue par CNRM-CM (Système 5)
Nombre de jours chauds en Tmin / Tmax
La figure 6 montre la prévision pour MAMJ 2016 de l'anomalie sur le nombre de jours où Tmax >
35°C (à gauche) et Tmin > 20°C (à droite).
Figure 6 : Anomalie prévue en nombre de jours où Tmax > 35°C (à gauche) et Tmin > 20°C (à droite)
On voit que conformément à la prévision d'une anomalie chaude de Tmax et Tmin sur l'ensemble de
la région, un plus grand nombre de jours chauds en Tmin et Tmax est prévu sur la grande majorité
du domaine. A noter toutefois que l'anomalie en nombre de jours où Tmin > 20°C est plus marqué
sur les latitudes équatoriales, tandis que l'anomalie en nombre de jours où Tmax > 35°C est plus
forte autour de 10°N.
Indices de vagues de chaleurs (HWDI et HWPP)
Anomalie Tmax HWDI MAMJ 2016
Anomalie Tmax HWPP MAMJ 2016
Anomalie Tmin HWDI MAMJ 2016
Anomalie Tmin HWPP MAMJ 2016
Figure 7 : Prévision saisonnière CNRM-CM (Système 5) des anomalies des indices HWDI et HWPP en Tmax (en haut)
et Tmin (en bas) pour la saison MAMJ 2016
La figure 7 montre les prévisions saisonnières d'anomalies d'indices de vagues de chaleur pour la
saison à venir. D'après le modèle CNRM-CM, la saison 2016 s'annonce exceptionnelle en termes de
nombre et durée moyenne des vagues de chaleur.
L'anomalie en vagues de chaleur Tmax est particulièrement marquée sur la moitié Ouest du
domaine étudié, tandis qu'en Tmin on observe un gradient zonal des anomalies.
A titre de comparaison, la figure 8 montre les mêmes figures, mais dans le hindcast du même
système de prévision saisonnière pour l'année 2010.
Une comparaison rapide des deux figures indique que le modèle semble prévoir des vagues de
chaleur plus longues et plus nombreuses qu'en 2010 sur une grande partie du domaine.
Synthèse
Les conditions océaniques marquées en ce début d'année (El Nino) se traduisent dans le modèle par
une prévision d'une saison MAMJ anormalement chaude par rapport à la période de référence 19932014, à la fois en termes de Tmin et Tmax moyens et en termes de nombre et durée des vagues de
chaleur sur l'Afrique de l'Ouest. L'amplitude du signal est supérieure à celle de MAMJ 2010.
Cette prévision doit être prise avec précaution compte tenu des capacités prédictives limitées du
système à ces échéances sur la région d'étude.
Anomalie Tmax HWDI MAMJ 2010
Anomalie Tmax HWPP MAMJ 2010
Anomalie Tmin HWDI MAMJ 2010
Anomalie Tmin HWPP MAMJ 2010
Figure 8 : Comme pour la figure 7, mais hindcast de MAMJ 2010 avec le même système.