Utilisation des donnees des observatoires pour l`evaluation et

Discussions sur le lien entre DEPHY2 et les AMA 2016
“Utilisation des données des observatoires pour l'évaluation et le développement des
paramétrisations physiques”
Animation: Fleur Couvreux, Frédérique Cheruy, Jean-Charles Dupont
Introduction
Beaucoup de travaux sur la comparaison obs/modèles : utilisation d'observations à des échelles de
plus en plus fines à la fois sur des cas d'études ou sur des séries plus longues ; surtout pour
l'évaluation mais aussi pour la compréhension des processus.
La discussion a été organisée en trois sous-thèmes :
I. Quelles questions scientifiques?
II. Méthodologies pour comparer les données sur site avec une maille de modèle
III. Nouvelles observations et besoins des modélisateurs
I. Quelles questions scientifiques ?
Une question semble regrouper beaucoup de personnes compte tenu des présentations des AMA:
Qu'est-ce qui contrôle l'évolution des Tmin et Tmax, la variabilité du cycle diurne ? (couplage
surface/atmosphère, importance de la grande échelle, rôle des nuages, rôle des aérosols, ..) ?
Cette question regroupe les cas de canicule, les études du cycle diurne, les biais chauds sur
continents l'été,...
Elle nécessite la compréhension des bilans d'énergie à la surface, la caractérisation des couches
limites et notamment la stabilité, la caractérisation des nuages.
Elle permet de regrouper différents sites : SIRTA, P2OA, AMMA, Dôme C ?
Marie Lothon : une question qui est très en lien avec les thèmes de recherche du SOERE ROSEA et
il est donc sans doute facile de fédérer les observatoires autour de cette question.
Doit on aussi étendre cette question à des échelles de temps plus longues : cycle saisonnier par
exemple où les caractéristiques du sol et leur réponse sont fondamentales ? Le SIRTA est un bon
site pour ça car zone où l'interface entre régimes est limité par le rayonnement et les régimes sont
limités par le contenu en eau du sol.
Est-ce que c'est aussi intéressant sur l'océan ? Éventuellement sur la Méditerranée où cycle diurne
est important mais ce n'est pas une priorité. Sur océan, étudier plutôt l'effet à méso-échelle des
fronts de SST et l'effet des brises.
Autres questions?
- Problématique de la représentation des hauteurs de rugosité et des hétérogénéités de surface et leur
rôle sur le couplage avec l'atmosphère : peut on réfléchir à une représentation plus physique ?
Distinction zoh/zom ? Utilisation de zo différents pour la comparaison aux observations locales et
pour la grande échelle. Doit-on introduire un frottement des obstacles dans l'atmosphère ?
Ces questions concernent aussi bien les LES, les modèles de prévisions et les modèles de climat.
Développement en cours pour permettre des frontières immergées au CERFACS.
Doit on réfléchir à une campagne dédiée sur site pour caractériser les hauteurs de rugosité, les
hétérogénéités de surface ?
Peut-on déjà dans un premier temps estimer les zo à partir des mesures de mâts disponibles ?
En lien, revisite des interpolations entre le 1er niveau du modèle et la température de surface
utilisées dans les modèles.
- Partie microphysique : brouillard ou nuages hauts
La partie nuages bas peut facilement s'inclure dans une des deux questions précédentes peut être
est-ce moins évident pour les nuages hauts ?
II. Méthodologie de comparaison modèles/observations
Il y a un intérêt fort pour un produit observationnel tel que le produit ReObs réalisé par le SIRTA
(fichiers multi-paramètres, caractérisation de la variabilité spatiale, longues périodes), et pour qu'un
tel produit soit étendu à d'autres sites.
1. Le problème de la correction des observations:
- Problème de la fermeture du bilan d'energie H+LE< Rn-G mais cela dépend quel degré de
précision on souhaite des observations. Le problème doit cependant être connu des modélisateurs,
pour connaître les observations avec leur incertitude (cf exposé Adrien Napoly).
- Correction des débits pour tenir compte des quantités prélevées pour les barrages (cf exposé
Grégoire Lecourt).
2. Le problème de la représentativité des points de mesures et de la variabilité spatiale:
- Problème de la pertinence des cartes de caractéristiques des sols utilisées dans les modèles (cf
exposé Fabienne Lohou).
- Problème de choisir parmi les points les plus proches les points du modèle les plus pertinents en
terme de caractéristiques du sol, d'altitude,...
- Importance de documenter la variabilité méso-échelle aux alentours du site (inclus dans fichier
ReOBs par ex).
- Besoin de simulations LES avec représentation des hétérogénéités de surface, des obstacles.
- Action commune au niveau du SOERE Atmos pour la documentation des propriétés du site, des
footprints climatologiques et de la variabilité méso-échelle.
3. La variabilité temporelle:
Besoin de faire des comparaisons sur des longues séries de données notamment quand la variabilité
interannuelle est forte (cf exposé Marie Dumont).
4. Apport des comparaisons systématiques obs/modèles:
Comparaisons en mode « opérationnel » ou quasi :
- C'est en très bonne voie au SIRTA : extraction des sorties modèles en temps réel (au moins
ARPEGE et AROME, réflexion en cours pour la mise en place de LMDZ zoomé guidé) ; reste
l'aspect visualisation qui devrait être actif d'ici quelques semaines : discussions actives par ailleurs.
- Besoin d'ajouter Marie Lothon & William Maurel au groupe de discussion.
- Comparaisons déjà en cours également sur le site de Toulouse.
Importance de la diversité des sites pour échantillonner différents climats :
- Les sorties d'ARPEGE sont aussi extraites sur Cabauw, Chibolton, Lindenberg, Sodankila ;
visualisation sur certains des sites déjà opérationnelle.
- Y-a-t il des initiatives types Re-Obs au niveau européen : M Haeffelin : pas à notre connaissance
mais on souhaiterait le pousser au niveau européen – besoin d'un soutien de DEPHY2.
- Utilité de fichiers d'observations prétraitées comme le fichier ReObs du SIRTA (cf exposé
Marjolaine Chiriaco) => réflexion en cours pour avoir des fichiers type Re-Obs (même
nomenclature = normes CF, fréquences, métadonnées, a été réalisé lors d'EUCLIPSE en lien avec
Cabauw et Chibolton) pour les autres sites.
- Au sein de ROSEA, homogénéisation du traitement des mesures de flux (entre SIRTA et P2OA)
(mais je pense que la variabilité due au traitement est négligeable par rapport à la différence
modèle/mesures) mais on pourrait étendre cette étude à d'autres stations comme celle du CNRM.
Mise en lumière de caractéristiques que les modèles ne savent pas reproduire :
Par exemple, la variation d'albédo après pluie ou forte chute de T après pluie (cf exposé JeanChristophe Calvet) : aide à l'évaluation de paramétrisation de nouveaux processus (chaleur sensible
après la pluie ou transport de chaleur dans le sol par l'eau liquide).
Sélection des cas, périodes :
- Il peut être intéressant de se focaliser sur des cas où les processus locaux dominent (critère par
comparaison aux analogues) (cf exposé de Cheikh Dione).
- Doit-on proposer des flags ou des classifications des cas pour permettre de réduire la quantité de
données à analyser?
- Identifier des cas que l'on peut rejouer en 1D car sauvegarde des termes d'advections (cf avec
AROME & ARPEGE) .
Réflexion sur l'initialisation des propriétés du sol.
- Une solution peut être de faire également tourner en opérationnel des modèles de surface en mode
offline : peut être intéressant aussi pour l'évaluation des schémas de surface ?
Sinon extraire l'humidité et la temperature du sol observés mais est-ce pertinent pour le modèle de
sol ?
- ou modèle idéalisé de sol en Beta (i.e. le rapport entre évaporation et évaporation potentielle): le
Beta ne varie pas très rapidement : donc avoir un béta pour un site donné et une période donnée ?
5. Méthodologie différente pour climat et PNT:
- Quelle méthodologie pour l'évaluation des modèles de climat: apport du guidé? (cf exposé Binta
Diallo).
- Quelle méthodologie pour comparer entre eux des modèles qui ont des résolutions très différentes?
- Utilité des comparaisons aux Cfsites (cf exposé Dominique Bouniol) : le SIRTA est un Cfsite (n°
90) : il peut être intéressant d'extraire 10 ans d'un modèle de climat à comparer au fichier ReObs ;
Dôme C est aussi un site Cfsite (n°119), et plusieurs sites AMMA (~n°115).
III. Nouvelles observations et besoins exprimés par les modélisateurs
1.Observations pour l'évaluation des modèles :
- Profils verticaux de T & q jusqu'a 7m au col du lac Blanc pour évaluer la CLS (cf exposé Vincent
Vionnet).
- Besoin d'observations documentant sol/CLS/CLA -> SIRTA, peut être aussi sur quelques sites
ICOS (en tous cas sites proches où les 3 infos sont disponibles) :
Tsurf et T2m apportent des informations complémentaires (cf exposé Fuxing Wang), ce qui peut
permettre de découpler effet de zo/effet de l'inertie du sol ; attention importance des hétérogénéités
de surface car choses assez fines.
- Besoin de champs 2D du vent près de la surface en présence de relief (pour les questions de
soulèvement de la neige).
- Caractérisation de l'enneigement sur et sous canopée en forêt pour l'évaluation des schémas de
surface distinguant neige sur ou sous canopée.
- Type des précipitations, et problème des défauts des observations en cas de précipitations
neigeuses, aussi densité pas assez importante des pluviomètres en zone de relief; proposition
d'analyser les précipitations en termes d'équivalent en eau.
- Besoin d'un mât plus haut sur le site de Toulouse.
2. Observations pour le développement des paramétrisations :
- Observations des éclairs qui peuvent renseigner sur les caractéristiques dans les systèmes
convectifs (cf exposé Sylvain Coquillat).
- Nouvelles observations sur la caractérisation de la turbulence, de la microphysique? =>
diagnostics de hauteur de couche turbulente, diagnostics de vitesse verticale des thermiques,
estimation des variances de vent (lidar doppler, UHF?) ; attention ces paramètres ne peuvent pas
être sortis de manière opérationnelle, besoin d'un traitement adapté. Besoin de créer des petits
groupes de travail autour de l'utilisation de nouvelles données par les modèles.
- Observations microphysiques (notamment par télédétection).
- Question de faire tourner des simulations LES sur certains sites sur de courtes périodes?
IV. Autres
- Il serait sans doute bien d'avoir un représentant de DEPHY au SOERE ATMOS et vise-versa.
- Il peut être pertinent que le site Meteopole-Flux rentre dans SOERE ATMOS même si ce n'est pas
un site labélisé.
- Il y aura un workshop SOERE à l'OHP fin mars 2016.
- Organiser des campagnes dédiées?