Processus clé du couplage sol-atmosphère contrôlant le cycle

Rôle de l’inertie thermique du sol dans le
bilan d’énergie à la surface et la
représentation du cycle diurne de la
température dans les régions sèches.
AIT-MESBAH Sonia
Collaboration :
F. Cheruy, J.L. Dufresne, F. Hourdin.
I- PROBLEMATIQUE
SWdn
LWup
LWup
LWdn
LE H
LE H
SWup
G
Swdown – Swup + Lwdown – Lwup = H +LE + G
LWdn
G
Swdown – Swup + Lwdown – Lwup = H +LE + G
PLAN
I- Cas 1D DICE
II- Résultats et discussion
III - Extension au 3D.
IV- Conclusion
PLAN
I- Cas 1D DICE
II- Résultats et discussion
III - Extension au 3D.
IV- Conclusion
I- METHODOLOGIE
CASE DICE :
Diurnal Land-atmosphere Coupling Experiment
-
KANSAS : 37.65N,263.265E
Du 23 oct à 14h au 26 oct 1999.
Cas sec, sans pluie, sans nuages.
CASES-99 photos Joan Cuxart
I - Méthodologie
CASE DICE : Diurnal Land-atmosphere Coupling Experiment
LMDZ5A (PhyA)
- Eddy diffusivity Kz,
- Counter gradient (1K),
- Surface PBL : Louis 1979
PBL
LMDM5B (PhyB)
-
Yamada (1983)
Thermal plume
I - Méthodologie
CASE DICE
LMDZ5A (PhyA)
PBL
- Eddy diffusivity Kz,
- Counter gradient (1K),
- Surface PBL : Louis 1979
-
Conceptual model.
2m depth. 2 layers
Top layer can vanish
No drainage
Yamada (1983)
Thermal plume
ORCHIDEE11 (OR11)
ORCHIDEE2 (OR2)
-
LMDM5B (PhyB)
SOIL
- Physical model (Richards
equation).
- 2m depth. 11 layers
- Free drainage.
PLAN
I- Cas 1D DICE
II- Résultats et discussion
III - Extension au 3D.
IV- Conclusion
II - Résultats
- DTR (Day Temperature Range) d’OR2 plus faible ;
- La différence de température est plus forte de nuit ;
- Utiliser la PhyA atténue la différence de nuit.
II - Résultats
Différence OR2 – OR11
Différents profils d’humidités dans OR2 et OR11 impliquent différentes
inerties thermiques à la surface.
II - Résultats
1- Asymétrie Jour/nuit de la sensibilité à l’inertie thermique.
2- Rôle du schéma de couche limite dans cette asymétrie.
1/ Asymétrie jour/nuit de la réponse à l’IT
T2m = 14
SWnet
Ts – Tair = 6,5
560
H
165
G
IT = 2190
Ts = 20
220
T2m = 15
SWnet
Ts – Tair = 8,5
560
H
225
IT = 946
G
135
Ts = 23
1/ Asymétrie jour/nuit de la réponse à l’IT
T2m = 7.3
Ts – Tair = -1
H
5
G
IT = 2190
Ts = 6.3
85
T2m = 2.5
Ts – Tair = -2
H
10
IT = 946
G
60
Ts = 0.5
2/ Sensibilité à la couche limite atmosphérique
PHYA
PHYB
Tair
Tair
PHYA Kz
PHYA Kz
H
G
H
Ts
G
Ts
PLAN
I- Cas 1D DICE
II- Résultats et discussion
III - Extension au 3D.
IV- Conclusion
OR2 vs OR11 : Global simulations (JJAS)
OR2-OR11 : Thermal properties depend on T°
OR2-OR11 : Thermal properties fixed
Tsurf
Tsurf
Tsurf-min
Tsurf-min
Tsurf-max
Tsurf-max
Régions de forte sensibilité à l’Inertie Thermique du sol
Tmin : IT faible – IT forte
(Juin)
1-FE (Juin)
Fraction Evaporative
(forte dans les régions humides)
Sensibilité à l’inertie thermique forte dans les régions à faible FE
PLAN
I- Cas 1D DICE
II- Résultats et discussion
III - Extension au 3D.
IV- Conclusion
Conclusions
-
Rôle important de l’inertie thermique sur le cycle diurne de la température
-
De faibles propriétés thermiques augmentent la diffusion d’énergie dans la
couche limite de jour et diminuent sa conduction dans le sol.
-
Tenir compte de la quantité de chaleur stockée dans le sol de jour est
important car elle peut contrôler la température de nuit.
-
Non symétrie jour/nuit de la réponse de la Tsurf à l’inertie thermique avec une
plis forte sensibilité de nuit
-
La sensibilité à l’inertie thermique de nuit dépend du schéma de la couche
limite et est atténuée par un schéma actif de nuit, ainsi que de la fraction
évaporative de jour.
Merci pour votre attention
IT forte
IT faible
IT faible
IT forte
FE = 0
H
G
H
H
H
G
G
G
FE grande
H
LE
G
LE
H
H
G
H
G
G