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LA MISSION DE RECHERCHE
Appelez à
Météo-France développe des activités de recherche en appui de l’ensemble de
ses missions. Outre la thématique du climat traitée au chapitre précédent,
les objectifs sont d’améliorer la prévision du temps par le développement d’outils
numériques de pointe et de faire progresser les connaissances sur l’atmosphère,
l’océan, les sols et le manteau neigeux, grâce à des moyens expérimentaux et de
simulation numérique diversifiés. Plusieurs résultats d’importance ont été obtenus
cette année. Ils ont fait l’objet d’une centaine de publications scientifiques dans des
revues à comités de lecture et ont conduit à la mise en place de nouveaux outils
opérationnels permettant à Météo-France de se maintenir parmi les services
météorologiques d’excellence. La qualité de la coopération menée avec le CNRS
et les universités pour conduire une partie de ces travaux est largement reconnue.
L’unité de recherche associée au CNRS, le Game (Groupe d’étude de l’atmosphère
météorologique), a été renouvelée début 2009 après une évaluation par l'Agence
d'évaluation de la recherche et de l'enseignement supérieur (Aeres), qui lui attribuait
l’évaluation maximale A+.
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LA MISSION DE RECHERCHE
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Appelez à
LE DÉVELOPPEMENT DES SYSTÈMES
DE PRÉVISION NUMÉRIQUE
• Préparation d’une nouvelle version du modèle global Arpège
• Vers une meilleure prévision des phénomènes locaux
et des précipitations
• Un modèle à haute résolution pour les départements
et territoires d’outre-mer
P
lusieurs évolutions notables des systèmes utilisés pour la prévision opérationnelle ont été préparées pendant
l’année 2009, tirant largement parti de
l’arrivée du calculateur NEC SX-9 et de l’augmentation de puissance de calcul. L’ensemble
des applications existantes a été porté sur ce
nouveau calculateur et optimisé.
Préparation d’une nouvelle
version du modèle global
Arpège
Une version du modèle Arpège, atteignant
une résolution horizontale de 11 km sur toute
l’Europe et le proche Atlantique, a été développée pour une mise en service opérationnel
au début de 2010. Cette modification fera
d’Arpège le seul modèle global atteignant sans
discontinuité une telle précision sur l’Europe.
La résolution verticale a été augmentée pour
atteindre 75 niveaux et mieux représenter la
basse stratosphère, un domaine d’intérêt particulier pour la formation des tempêtes et pour
les usagers aéronautiques. Une amélioration
des équations permet aussi de mieux représenter la turbulence et les nuages. Enfin, le jeu
d’observations pris en compte pour initialiser
le modèle est largement augmenté.
Ainsi, le nouveau système intègre globalement quatre fois plus de données collectées par
les satellites météorologiques. Grâce aux avancées dans la connaissance de l’émissivité des
surfaces, il utilise, pour la première fois, des
radiances mesurées dans la gamme des microondes (instruments AMSU-B) sur les surfaces
terrestres. Cela conduit à mieux décrire l’humidité des basses couches de l’atmosphère et à
améliorer la prévision de la pluie.
Des progrès importants ont aussi été réalisés dans l’utilisation de l’instrument Iasi,
premier sondeur infrarouge opérationnel à
haute résolution spectrale développé par
le Centre national d'études spatiales (Cnes)
et embarqué sur la plate-forme Metop
d’Eumetsat. Neuf canaux supplémentaires
donnant de l’information sur la vapeur
d’eau sont maintenant exploités, tant sur les
surfaces marines que continentales. Enfin,
les observations des instruments Amsu-A et
Hirs du satellite NOAA-19 seront très prochainement assimilées.
Pour prendre en compte ces nouvelles données, le système d’assimilation a été complètement revu. Sa résolution spatiale a été
augmentée. Une meilleure évaluation des
erreurs de l’ébauche et de leurs corrélations
(déduites d’un ensemble de prévisions à
courte échéance) permet d’améliorer la prise
en compte des informations contenues dans
les observations. Cet aspect, qui représente
une des originalités notables des systèmes
81
exploités à Météo-France, est maintenant à
l’étude dans d’autres centres de prévision
numérique.
Vers une meilleure prévision
des phénomènes locaux
et des précipitations
Parallèlement, une nouvelle version du
modèle Arome a été préparée et sera mise en
service opérationnel au début de 2010. La
grille verticale de calcul passe ainsi de 41 à
60 niveaux et permet une meilleure représentation des très basses couches de l’atmosphère. Une modification des équations
améliore l’estimation des rafales de vent
maximal au sol et la représentation de nombreux phénomènes comme les nuages de type
stratocumulus, les thermiques de basses
couches ou la vitesse de chute des gouttelettes
d’eau dans les brouillards. Comme pour
Arpège, le jeu de donnés utilisé pour initialiser le modèle est considérablement enrichi.
Le principal développement est l’assimilation, pour la première fois, des réflectivités
mesurées par tous les radars météorologiques du réseau Aramis. Ces données
s’ajouteront aux mesures de vent doppler
déjà utilisées et apporteront au modèle une
information précise sur l’humidité et la présence ou l’absence de pluie. Le résultat
attendu est notamment une prévision plus
précise de la localisation et de l’intensité des
précipitations provoquées par les orages.
Une autre évolution notable du système
de prévision numérique est le couplage
direct du système Arome au système Arpège.
Cette modification améliore la qualité des
résultats. Elle permet aussi de les mettre
plus rapidement à disposition des prévisionnistes et d’accélérer la production. Elle
entrera en service au même moment que les
développements décrits plus haut.
Parmi les autres améliorations envisagées
au cours de l’année 2010, on peut mentionner
NOMBRE DE PUBLICATIONS DANS DES REVUES SCIENTIFIQUES DE RANG A*
Nombre de publications
2005
2006
2007
2008
2009
72
93
93
110
135
* Il s’agit des revues scientifiques à comités de lecture qui se situent au meilleur niveau international.
Source : ISI Web of sience.
Résolution horizontale
d'Arpège : les isolignes
indiquent la résolution
horizontale en
chaque région
du globe. À titre
d'exemple, elle atteint
10 km en France et
50 km en l'Australie.
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LA MISSION DE RECHERCHE
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Appelez à
Précipitations
cumulées sur 3 heures
(en mm), prévues
le 16 septembre 2009
à 6 h UTC par des
prévisions à 6 heures
d’échéance du modèle
Arome opérationnel
(gauche), Arome en
nouvelle version
pré-opérationnelle
fin 2009 (milieu) et
estimation par les
radars sur la
métropole (droite).
La nouvelle version
d’Arome fait mieux à
la fois qu’Arpège et
que l’ancienne version
d’Arome, en
délimitant mieux les
zones de fortes
précipitations, par
exemple sur la Côte
d’Azur.
en particulier l’extension du domaine de
simulation d’Arome à une plus grande partie de l’Europe, la poursuite de l’enrichissement de la physique de tous les modèles, et
l’utilisation d’observations par satellite supplémentaires. Une étude portant sur le
potentiel d’Arome pour la prévision immédiate a été engagée et un démonstrateur est
en cours de développement pour les besoins
aéronautiques. Il est fondé sur un cycle d’assimilation des observations renouvelé
toutes les deux heures et sur des prévisions
courtes (2 à 6 heures). Enfin, une version à
très haute résolution d’Arome (500 m) est
actuellement en phase de test. Elle sera
déployée sur des régions présentant des
enjeux socio-économiques importants tels
que les grandes zones urbaines ou les
grandes plates-formes aéroportuaires.
Le modèle Aladin-France a bénéficié de
l’ensemble des améliorations du système
Arpège. Il voit ainsi sa résolution sur
l’Europe portée à 7,5 km et sa grille verticale
s’enrichir de niveaux supplémentaires. Une
partie de la production sera encore fondée
sur Aladin-France en 2010, mais l’avenir de
ce modèle fera alors l’objet d’une évaluation. Le développement du système Aladin
sera cependant poursuivi, en collaboration
avec nos partenaires du consortium Aladin,
pour une exploitation sur les départements
et territoires d’outremer, ainsi que dans des
configurations projetables sur toute partie
du globe pour des besoins d’assistance, de
recherche, ou pour la mission de défense.
Un modèle à haute résolution
pour les départements
et territoires d’outre-mer
Le modèle Aladin-Réunion, mis en place à
la Réunion pour la prévision des cyclones
tropicaux, a enregistré plusieurs améliorations. Sa résolution a été portée à 8 km et son
domaine d’intégration couvrira désormais
presque toute la zone de responsabilité
cyclonique de Météo-France.
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Assimilation des réflectivités radars dans Arome
Les réflectivités mesurées
par les 24 radars du réseau
Aramis sont maintenant
assimilées dans le modèle
Arome. On obtient ainsi une
meilleure description
qualitative et quantitative des
zones de précipitations grâce
à un excellent échantillonnage
vertical de l’atmosphère. La
méthode utilisée inverse au
préalable les réflectivités
Fig. 1 – Comparaison des analyses d’humidité relative réalisées avec ou sans
radar en profils verticaux
assimilation des réflectivités radar. On remarque sur la coupe verticale (à gauche) que
dans certaines parties, les différences peuvent atteindre 60%. Cette coupe verticale
d'humidité relative, qui sont
est matérialisée sur l’image composite radar (à droite) par une ligne tiretée noire.
alors fournis à l’assimilation.
Selon le cas, elle peut alors
créer des précipitations dans le modèle ou au
contraire l’assécher. La figure 1 montre l'impact de
l’assimilation de réflectivités d’altitude (pluie
n’atteignant pas le sol) sur une analyse d’humidité.
On constate une propagation de l’information
cohérente avec les échelles spatiales observées.
L’influence des réflectivités a été évaluée de façon
systématique depuis la fin de l'année 2008. La figure
2 montre les résultats obtenus lors d’une série de
prévisions réalisées avec (REFL) ou sans (CTRL)
assimilation des réflectivités. Une amélioration des
scores de prévision d’autres paramètres du modèle,
comme le vent a également été constatée.
Les cumuls de précipitations sont calculés sur
6 heures. Les résultats des prévisions réalisées avec
3 à 9 heures d’échéance, du 15 avril au 23 avril 2009,
sont comparés aux données des pluviomètres. Les
scores – de haut en bas : Equitable Threat Score
(ETS), probabilité de détection (POD), taux de fausse
alarme (FAR) – sont représentés en fonction de
l’intensité de la pluie (mm/h). La ligne mince tiretée
représente le nombre de réseaux pris en compte
dans le calcul de la moyenne, c’est-à-dire pour
lesquelles plus de trente observations dépassent
la valeur seuil.
Fig. 2 – Scores des prévisions de cumuls de précipitations
réalisées avec (REFL, ligne tiretée épaisse noire) ou sans
(CTRL, ligne continue verte) assimilation des réflectivités radar.
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LA MISSION DE RECHERCHE
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LES MOYENS EXPÉRIMENTAUX
ET LES CAMPAGNES DE MESURES
Appelez à
• Les campagnes de mesures aéroportées
• L’étude des risques d’avalanche
• Le développement des mesures en mer
• La préparation des programmes internationaux
M
L’avion de recherche
instrumenté ATR-42
de l’unité mixte
de service Safire
(Météo-France, CNRS,
Insu, Cnes).
étéo-France dispose de moyens expérimentaux importants pour accomplir sa mission de recherche, tels que
des avions instrumentés pour les études sur
l’environnement, des systèmes de sondage
atmosphérique par télédétection, une chambre froide pour l’étude de la neige, des veines
hydrauliques et des moyens d’investigation à
la mer (bouées fixes et dérivantes).
Les campagnes
de mesures aéroportées
L’unité mixte de service Safire (Service
des avions français instrumentés pour la
recherche en environnement) a pour
mission d’exploiter les avions de recherche
en environnement ATR-42 et Piper Aztec,
en partenariat avec le Centre national de
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la recherche scientifique (CNRS) et le Centre
national d'études spatiales (Cnes). Elle a été
renouvelée pour quatre ans au début de
2009. Ses missions ont été étendues, avec la
décision du CNRS de lui confier l’exploitation d’un Falcon 20 instrumenté pour la
recherche en télédétection. Ce qui porte à
trois le nombre des avions exploités.
Cette année, les expériences Megapoli
et Carols ont particulièrement mobilisé
l’Unité :
• Megapoli est un projet sur la qualité de
l’air des grandes agglomérations, auquel
participent aux côtés de Météo-France
plusieurs laboratoires français. Il est
soutenu par la Commission européenne
et l’agence nationale pour la recherche.
La campagne de mesure, réalisée avec
l’ATR 42 sur la ville de Paris au mois de
juillet, a parfaitement rempli sa mission ;
• l’expérience Carols a été mise en place
pour la validation d’un radiomètre en
bande L développé par le Laboratoire
atmosphères, milieux, observations spatiales (Latmos) dans le cadre de la mission
spatiale Smos (Soil Moisture and Ocean
Salinity) du Cnes et de l’Agence spatiale
européenne (ASE ou ESA). Cette opération,
lancée en novembre 2009, permettra de
réaliser des cartes d’humidité des sols et
de salinité des océans. Les résultats de la
campagne de mesure laissent augurer un
déroulement nominal de la phase de calibration et validation du satellite prévue
en 2010. De nombreux laboratoires français attendent ces résultats pour disposer
d’observations calibrées issues de Smos.
Pour sa part, Météo-France les utilisera
pour initialiser l’humidité des sols dans
ses systèmes de prévision numérique.
L’établissement a travaillé sur le projet
avec le Cnes depuis l’origine, en opérant
pendant plusieurs années les sites de
mesures in situ de l’humidité des sols,
Smosrex et Smosmania, qui participent
aussi à la calibration.
L’étude des risques d’avalanche
Dans le domaine des études du manteau
neigeux, l’année 2009 a vu la remise en service de la grande chambre froide du Centre
d’étude de la neige de Grenoble après une
longue période de travaux. Cette infrastructure unique offre la possibilité de soumettre
des échantillons de neige recueillis en altitude à des scénarios contrôlés d’évolution de
la température et de l’humidité de l’air
ambiant. Elle permet ainsi d’étudier les métamorphoses des cristaux qui peuvent donner
naissance au risque d’avalanche. L’obtention
de la précision requise sur les mesures d’humidité a été un véritable défi technique.
Machinerie de la
chambre froide du
Centre d’étude de la
neige de Grenoble.
Cristal de glace dont
l’évolution est
contrôlée en chambre
froide.
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LA MISSION DE RECHERCHE
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Appelez à
À gauche : bouée
ancrée en
Méditerranée, au large
de Nice dans les
Alpes-Maritimes.
À droite : en décembre
2009, carte des
trajectoires des
bouées dérivantes et
position des bouées
ancrées dans l’océan
Atlantique nord.
Le développement des mesures
en mer
Le Centre de météorologie marine de Brest
développe et gère un parc de bouées. Les
bouées dérivantes vont du simple flotteur
« SVP-B » qui suit les courants de surface et
mesure la seule pression atmosphérique, à la
« Marisonde GT » qui pèse 100 kg et mesure la
pression atmosphérique, le vent, la température de l’air et la température de la mer jusqu'à
300 mètres de profondeur.
Ces bouées sont utilisées à la fois pour le
maintien de mesures opérationnelles dans
l’Atlantique nord et l’océan Indien, et pour
des campagnes de recherches internationales.
L’instrumentation des bouées ancrées
situées en Méditerranée est en cours de renforcement dans le cadre du Service d’observation Moose et pour les besoins de la campagne
de mesure internationale Hymex.
Développement d’un minicompteur aéroporté de noyaux de condensation nuageuse
Une des plus grandes incertitudes dans la compréhension du
changement climatique concerne l’impact des aérosols sur la formation
des nuages, le forçage radiatif indirect qui en découle, et les processus
de formation des précipitations. Pour comprendre ces processus, il est
important de pouvoir compter les noyaux de condensation. Ces
derniers représentent en effet la fraction des particules en suspension
dans l’atmosphère qui servent d’embryons de gouttelettes nuageuses.
Une collaboration avec le Scripps Institute of Oceanography de San
Diego a permis de miniaturiser une chambre cylindrique à flux continu
et à gradient thermique qu’il avait développée en 2005. L’objectif était
de permettre son utilisation sur un avion de recherche, sans
compromettre ses performances qui ont été vérifiées par calibrage.
L’instrument a fonctionné avec succès à bord de l’ATR 42 de Safire
pendant la campagne expérimentale Megapoli en juillet 2009.
Compteur de noyaux de condensation
nuageuse miniaturisé, installé dans
l’ATR 42 de Safire durant l’expérience
Megapoli.
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La préparation des programmes
internationaux
L’établissement est fortement impliqué dans
la préparation des programmes Hymex
(Hydrological Cycle in the Mediterranean
Experiment) et Charmex (Chemistry-Aerosol
Mediterranean Experiment), qui porteront respectivement sur le cycle de l’eau et sur le
transport des aérosols dans le bassin méditerranéen. Ces programmes s’inscrivent dans un
grand « chantier inter-organisme sur l’habitabilité du bassin méditerranéen » et donneront
lieu à plusieurs campagnes de mesures à partir de 2012. Des études préparatoires sont réalisées pour définir le plan d’opérations
d’Hymex. On envisage en particulier la mise en
place d’une version d’Arome, avec assimilation
de données, centrée sur le bassin méditerranéen et des simulations de situations réelles
ou idéalisées donnant lieu à des épisodes de
pluies intenses de type « cévenol ».
En collaboration avec le Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement
(LGGE), le Laboratoire de météorologie dynamique (LMD) et le Cnes, Météo-France joue
également un rôle important dans le projet
Concordiasi. Son objectif est d’améliorer la
compréhension de la dynamique et de la chimie
de l’atmosphère et du climat en Antarctique. En
2008 et en 2009, des campagnes de terrain ont
permis de réaliser des mesures à la base de
Concordia. Elles seront complétées en 2010 par
des vols de ballons plafonnant du Cnes, équipés
pour lâcher des dropsondes. Météo-France utilise ces données uniques pour analyser l’émissivité de la glace dans diverses longueurs
d’onde et améliorer ainsi l’interprétation et
l’assimilation des observations de l’instrument
satellitaire Iasi sur les surfaces englacées. Pour
les besoins du projet, une configuration spéciale d’Arpège a été mise en place avec une résolution maximale centrée sur l’Antarctique.
Impact des mégacités sur la pollution atmosphérique à l'échelle régionale :
l’expérience Megapoli
Le projet Megapoli réunit les principaux
groupes de recherche européens, les
instruments scientifiques les plus
perfectionnés et quelques acteurs clés du
tiers-monde pour étudier les interactions
entre mégacités, qualité de l’air et climat.
En complément des
mesures effectuées par
l'ATR 42, de nombreux
relevés ont été effectués au
sol sur des sites fixes ou à
partir de trois camions
mobiles. Deux jours ont été
dédiés à un exercice
d'intercomparaison des
mesures, les camions étant
alors positionnés près de
l'avion, sur le tarmac de
l'aéroport de PontoiseCormeilles.
Dans le cadre de ce projet, l’unité mixte de
service Safire a participé à une campagne de
mesure intensive en région parisienne au
cours du mois de juillet 2009. L’objectif était
d’examiner l’évolution de l’aérosol et des
interactions gaz-aérosol dans l’écoulement atmosphérique urbain de la ville de Paris. La région parisienne a été choisie
pour ces mesures car, depuis de nombreuses années, elle fait l'objet d'un suivi régulier de la qualité de l'air.
L’ATR 42 de Safire a réalisé onze vols scientifiques représentant un total de 43 heures pendant la campagne
expérimentale. Chaque vol suivait le même scénario : un tour de Paris pour étudier les conditions initiales dans toutes
les directions, puis des traversées en râteau en s’éloignant sous le vent de Paris pour étudier l’évolution du panache
de pollution.
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LA MISSION DE RECHERCHE
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MIEUX COMPRENDRE LES PHÉNOMÈNES
MÉTÉOROLOGIQUES
Appelez à
• La formation des tempêtes
• La variabilité de la mousson africaine et son impact sur
la qualité des prévisions
• L’influence de la température des océans
P
Schéma conceptuel
d'un cycle d'évolution
idéalisé d'une structure
tourbillonnaire
initialement située au
sud d'un courant jet
zonal : 1°) la structure
s'étire selon un angle
compris dans la surface
grisée.
2°) les deux tourbillons
se déplacent vers le
nord, par l'effet de la
présence du courant jet
d'une part et de la
variation planétaire du
paramètre de Coriolis.
3°) la structure
s'éloigne du courant
jet.
our faire progresser les connaissances et
développer de nouveaux concepts,
Météo-France s’appuie sur une panoplie
d’outils de simulation numérique allant de
modèles très idéalisés à des versions spécialisées des modèles opérationnels de prévision.
Appliqués à des processus ayant fait l’objet
d’observations lors de campagnes expérimentales, ils permettent d’affiner l’interprétation
des mécanismes en jeu. Quelques-uns des
thèmes abordés en 2009 sont illustrés ici.
La formation des tempêtes
Les mécanismes de formation des tempêtes qui affectent la France ont suscité de
nombreuses études. Les travaux visent surtout à comprendre quels sont les processus clés qu’il faudrait observer et mieux
représenter dans les modèles numériques
pour améliorer encore la fiabilité des prévisions. Ils ont aussi pour objectif d’évaluer
l’influence des changements climatiques
futurs sur la fréquence et l’intensité de ces
phénomènes destructeurs.
Les simulations ont montré qu’une
dépression de surface traversant l’axe du
courant-jet (ou jet-stream, un flux d’air
rapide qui se trouve juste au-dessous de la
tropopause), depuis le sud vers le nord,
subissait quasi systématiquement une phase
de rapide creusement. Les facteurs qui peuvent favoriser cette traversée ont été étudiés.
Un fort gradient de tourbillon potentiel de
l'environnement et une amplitude marquée
de la dépression apparaissent comme des
éléments importants.
Enfin, le calcul des bilans énergétiques a
permis d’expliquer les raisons fondamentales qui conduisent au creusement de la
dépression lorsqu'elle traverse le courant-jet
zonal. Ces mécanismes ont pu être mis en
évidence grâce à une étude systématique des
réanalyses globales du CEPMMT, rendue possible par le développement d’outils de
décomposition de l’écoulement en structures cohérentes.
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La variabilité de la mousson
africaine et son impact sur
la qualité des prévisions
L’étude des interactions entre les surfaces
continentales et l’atmosphère est un autre
thème particulièrement développé en raison
de son impact sur la qualité des prévisions et
des simulations climatiques. C’est un des
volets du programme international Amma
qui a été conduit en Afrique de l’Ouest en
2006 pour comprendre la variabilité de la
mousson africaine. Météo-France est impliqué dans ce programme et coordonne les
activités de modélisation numérique des
échanges d’énergie entre les surfaces terrestres du Sahel et l’atmosphère. Dans ce cadre,
il développe notamment le projet Almip
(Amma Land Model Intercomparison
Project). Une douzaine de laboratoires de
différents pays ont ainsi effectué des simulations de ces échanges d’énergie sur la
période 2002-2007, en utilisant des jeux de
données d’observation in situ et par satellite.
Les modèles ont été dans l’ensemble en
mesure de reproduire des distributions spatio-temporelles d’humidité des sols qui sont
compatibles avec les mesures par satellite.
Les flux de chaleur entre la surface et l’atmosphère sont également en accord avec les
estimations obtenues par agrégation des
mesures réalisées pendant la campagne. La
réponse de ces flux aux variations d’humidité du sol, tout au long de la saison des
pluies, y apparaît comme un paramètre clé.
Le résultat de ces simulations est actuellement utilisé comme donnée d’entrée pour
des modèles hydrologiques reconstituant le
débit de diverses rivières du Sahel. L’objectif
est d’estimer le bilan en eau à l’échelle régionale et d’initialiser l’humidité du sol dans les
modèles météorologiques. On espère ainsi
progresser dans la simulation détaillée des
épisodes pluvieux.
Poussières soulevées
à l’avant d’une ligne
de grains à Hombori,
au Mali, durant la
campagne Amma en
2005.
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Appelez à
Coupe verticale
méridienne du champ
de densité (couleur) et
de courant (flèches)
entre les latitudes 10S
et 5N, dans les 100
premiers mètres de
l’océan. Les courants
zonaux de l’équateur
(latitude = 0) sont
perpendiculaires au
plan de coupe. La
convergence des
courants vers
l’équateur restaure
à tout instant la
courbure du champ
de densité et assure
le maintien du
cisaillement vertical
du courant zonal.
Le réalisme du souscourant équatorial
dépend étroitement
de la représentation
correcte de cette
convergence.
L’influence de la température
des océans
Un autre aspect de l’exploitation de la
campagne Amma est l’étude de la Langue
d'eau froide (LEF) équatoriale du golfe de
Guinée et de son influence sur la mousson
africaine. Une étude climatologique a mis en
évidence les liens forts existant entre ces
deux phénomènes. Elle a ainsi permis d’expliquer une partie de la variabilité interannuelle de la mousson, marquée autant par
son intensité que par sa date de déclenchement. Chaque année, de mai à août, au sud de
l’équateur, lors du renforcement des alizés
de sud-est les températures de surface de la
mer chutent de 6 à 8°C : c’est la mise en place
de la LEF. Les processus généralement invoqués pour expliquer ce phénomène reposent
sur la théorie du pompage d’Ekman ou sur
celle de la propagation des ondes de Kelvin le
long de l’équateur. Mais ces schémas sont
trop simplifiés car ils ne tiennent pas compte
des forts courants marins qui existent dans
les régions équatoriales : le courant équatorial sud (courant de surface portant à
l’ouest) et le sous-courant équatorial (courant de subsurface portant à l’est). Pour
interpréter plus finement les mesures de la
campagne océanographique Egee, réalisée
dans le cadre d’Amma, un nouveau schéma a
été développé. Les mouvements verticaux
océaniques y sont calculés à partir de l’équilibre géostrophique. Dans ce modèle, lorsque
les alizés se renforcent en mai, ils intensifient
le courant équatorial sud et accroissent le
cisaillement vertical. L’ajustement du champ
de pression au nouveau champ de courant
s’effectue alors via un mouvement ascendant
(upwelling) qui transporte les eaux profondes froides vers la surface. Une illustration de l’ajustement du champ de
pression/densité dans un modèle 3D d’océan
est présentée sur la figure. Le mouvement
ascendant équatorial apparaît donc comme
une réponse indirecte de l’océan au vent et
non comme une réponse directe au pompage
d’Ekman. Il s’agit ici d’une différence
majeure dans la compréhension du fonctionnement de la LEF. Ceci suggère en particulier
que les biais forts rencontrés dans de nombreux modèles de climat sur l’Atlantique tropical (gradients zonaux de température de
surface de la mer inversés à l’équateur, souscourant équatorial absent ou irréaliste, …)
peuvent être induits par une mauvaise
représentation de ce mécanisme de réajustement.
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Analyse de l’interaction du cyclone tropical Ivan avec l’océan
Les cyclones tropicaux extraient leur
énergie de l’océan. Ils se développent
le plus souvent en présence d’une
température de l’eau supérieure à
26°C sur une profondeur d’au moins
30 mètres. De son côté, ce
développement induit un
refroidissement de l’océan.
L’amélioration des prévisions
d’intensité des cyclones passe donc
par une meilleure compréhension des
mécanismes d’interaction.
Cette année, le Lacy (Laboratoire de
l’atmosphère et des cyclones, unité
mixte de recherche Météo-France
/CNRS/Université de la Réunion)
a étudié en détails les évolutions du
cyclone tropical Ivan, observé dans le
sud-ouest de l’océan Indien en 2008.
Deux simulations de quatre jours ont
été effectuées avec le modèle
atmosphérique Méso-NH couplé à
En haut : trajectoire du cyclone Ivan entre les deux instants de simulations
un modèle de la couche mélangée
(t=0 et t=96 h) sur un fond de carte présentant la température initiale de
surface de la mer.
océanique : la première avec une
En bas : évolution de l’intensité d’Ivan (vent maximal à 10m).
température de l’océan constante au
cours du temps, la seconde en tenant
compte de son évolution. On peut remarquer sur la figure que la simulation couplée (tenant compte de
l’évolution de température de l’océan) intensifie moins le cyclone que la simulation forcée (température
constante). Cette étude guidera la mise en place du couplage entre Aladin-Réunion et un modèle d’océan
pour la prévision opérationnelle des cyclones tropicaux.