Réunion de lancement du projet LEFE DEPHY2

Réunion de lancement du projet LEFE DEPHY2
Développement et Evaluation des PHYsiques des modèles atmosphériques
BILAN
45 participants
25 CNRM, 12 LMD, 4 LGGE, 2LA, 1 LSCE, 1 GET
8-9-10 septembre 2014
Observatoire Océanologique de Banyuls-sur-mer
Exposés de synthèse
Paramétrisation de la couche limite
Etat de l'art
- Développement de l'approche en flux de masse pour les couches limites convectives
dans les modèles du LMD et du CNRM
- PDF bi-gaussienne pour les schémas de nuages de couche limite
- Echanges autour de la stabilisation des schémas
- Analyse conditionnelle des thermiques de couche limite à l'aide de traceurs
- Nombreux cas 1D
Enjeux actuels
- Représentation des couches limites stables
- Systématiser l'approche LES/1D pour assoir les développements
- Généralisation des traceurs dans les simulations LES
- Discussion autour du choix des variables conservatives pertinentes
- Continuer les échanges sur les aspects numériques/algorithmiques, notamment sur la
sensibilité à la résolution utilisée
- Transport de quantité de mouvement
- Représentation des brises
- Couplage à la surface océanique et continentale
Exposés de synthèse
Paramétrisation de la convection
Etat de l'art
- Travaux sur l'entrainement et la sensibilité des schémas de convection à
l'humidité troposphérique
- Travaux sur la fermeture des schémas de convection
- Développement de la première paramétrisation des poches froides
- Nouveau schéma unifié de convection PCMT
- Approche stochastique pour le déclenchement
Enjeux actuels
- Les hypothèses de déclenchement des schémas de convection
- L'interconnexion du déclenchement/fermeture/entrainement
- L'organisation à méso-échelle
- L'auto-adaptabilité à la résolution utilisée
- Transport de moment
- Rôle du cisaillement
Exposés de synthèse
Paramétrisation des nuages et des précipitations
Etat de l'art
- Travaux sur les schémas statistiques de nuages dans tous les modèles
- Peu de développements microphysique récents dans LMDZ
- Développement du schéma à 2 moments LIMA dans AROME
- Introduction d'un nombre de gouttelettes variable dans ICE3 pour la représentation
du brouillard
Enjeux actuels
- Hypothèses microphysiques pour le rayonnement
- Quelle complexité pour les schémas microphysiques des modèles de grande-échelle?
- Comment utiliser l'expertise des CRM pour la microphysique des GCM?
- Convergence des schémas d'AROME et d'ARPEGE
- Complexification de la microphysique de LMDZ
- Utilisation des observations satellite pour contraindre les paramètres nuageux
Exposés de synthèse
Paramétrisation des flux de surface
Etat de l'art
- Passage de ORCHIDEE 2 couches à ORCHIDEE 11 couches
- Amélioration de la représentation de la neige dans SURFEX
- Un certain nombre de points communs dans les modèles de sol
- Même modèle d'océan au CNRM et à l'IPSL
Enjeux actuels
- Besoin d'observations pour valider les modèles et les paramètres de surface:
sur sites, par satellites
- Modèle de neige commun dans ORCHIDEE et SURFEX?
- Quelles variables pour le calcul des flux?
- Importance de la thermique des sols et des nappes
- Rôle des hétérogénéités de surface
- Représentation de la couche limite atmosphérique, notamment stable
- Prise en compte des vagues pour le calcul des flux océaniques
Exposés de synthèse
Approches et méthodologies pour le développement
et l'évaluation des paramétrisations physiques
Etat de l'art
- Simulations LES existentes validées par des observations
- Batterie de cas 1D
- Méthodologies intermédiaires: approches zoomées guidées/régionales et comparaison
aux données sur sites (SIRTA, Dome C, AMMA, etc...), approche TransposeAMIP,
simulateurs d'observables
- Approche “seamless” au CNRM
Enjeux actuels
- Généraliser les formats communs d'entrée/sortie à tous les cas existants
- Distribuer les sorties LES
- Mettre en place des comparaisons systématiques au niveau des sites:
avec les modèles grande-échelle et les modèles haute résolution.
- Faire évoluer les cas 1D: couplage à la surface, RCE, WTG
- Utilisation des données satellite au niveau “processus”
- Gestion et utilisation des CRM grands domaines
- Mettre en place des méthodologies adaptées pour progresser sur la question des biais
Groupes de discussions
Développement de paramétrisations
Microphysique
Enjeux identifiés
- Déterminer la complexité nécessaire à mettre en oeuvre dans les modèles
de grande-échelle
- Cohérence des hypothèses microphysiques pour le rayonnement
- Effet des aérosols
- Paramétrisation sous-maille des précipitations et lien avec la microphysique
- Couplage des schémas statistiques de nuages avec les autres paramétrisations
Actions coordonnées
- Evaluation des modèles MESONH et AROME à partir des observations du SIRTA pour la
représentation du brouillard.
- Discussions à initier avec le LaMP à Clermont Ferrand sur les processus microphysiques.
- Evaluation des microphysiques de MAR, LMD, ARPEGE en Antarctique avec les données
de Dôme C.
Pour les AMAs
- Synthèse des études sur le brouillard?
- Microphysique et rayonnement: exposé sur McICA?
- Solliciter les chercheurs du LaMP
Groupes de discussions
Développement de paramétrisations
Représentation des vents pour le couplage atmosphère/surface
Enjeux identifiés
- Valider le transport de quantité de mouvement dans la couche limite (en convectif & stable)
- Quelle formulation de la rugosité? Du frottement?
- Calcul des flux de surface (importance des rafales, de l'état de la mer)
- Transport de scalaires (neige & poussières)
Actions coordonnées
- Comparaisons des paramétrisations sur le cas GABLS4
- Représentation des rafales (état de l'art des formulations), leur impact sur les flux de
surface et le soulèvement de poussière ou de neige
- Evaluation des flux air/mer en revisitant le cas TOGA-COARE,
ou sur le cas CINDY-DYNAMO ou en utilisant les données HYMEX
- Besoin d'un état des lieux des paramétrisations de la rugosité
Pour les AMAs
- Session “rafales”
Groupes de discussions
Développement de paramétrisations
Organisation de la convection et approches “scale-aware”
Enjeux identifiés
- Besoin de cas d'études 3D avec références observationnelles et simulations LES/CRM
sur grands domaines
- Interactions convection/rayonnement
- Déclenchement
- Propagation
- Paramétrisation de la turbulence dans les nuages dans les CRMs
Actions coordonnées
- Cas AMMA du 23-28 juillet 2006: déclenchement, propagation, poches froides, couplage
convection/ondes d'est, couplage surface continentale
- Cas Cindy-Dynamo: Interactions convection peu profonde et profonde, convection/fux de
surface, organisation, entrainement (prendre contact avec le LACY)
- Cas Hector: rôle des brises, des hétérogénéités de surface (île), caractérisation des
structures convectives, overshoot
- De plus: étude des pluies extrêmes dans le cadre de REMEMBER.
- Développements autour du modèle de poches froides
Pour les AMAs
- Session RCE ?
Groupes de discussions
Impact des paramétrisations sur la prévision et le climat
Climat polaire
Enjeux identifiés
- Amélioration de la représentation de la couche limite stable
- Représentation de la précipitation, la neige soufflée et les nuages
- Problème de la sursaturation
- Soulèvement de la neige
- Représentation de la pluie en Antarctique (simple au double suivant les modèles,
surestimée dans tous les modèles)
Actions coordonnées
- Participation française au cas 1D international GABLS4:
AROME, ARPEGE, LMDZ, MAR, MESONH (1D et LES)
- Intercomparaison MAR/MESONH-crocus pour la représentation de la neige soufflée à D17
- Intercomparaisons longues à Dôme C avec les modèles 3D: LMDZ, AROME, ARPEGE
- Intercomparaisons sursaturation à Dôme C (données à confirmer)
Pour les AMAs
- Thèmes de la rugosité et des rafales
Groupes de discussions
Impact des paramétrisations sur la prévision et le climat
Bilans d'eau et d'énergie à la surface continentale
Enjeux identifiés
- Représentation de la neige
- Dépendance inertie thermique-humidité
- Prise en compte des nappes
- Faire le point sur l'albédo et la rugosité
- Biais continental chaud et sec en été
- Méthodologies à exploiter: simulations guidées pour les comparaisons aux sites de mesures,
simulations 1D couplées à la surface
Actions coordonnées
- Participation au cas 1D international DICE: LMDZ, ARPEGE, AROME
- Comparaisons des bilans énergétiques dans LMDZ sur les sites AMMA-Catch
- Besoin de mettre sur pied une communauté couplée surface/atmosphère
(avec plus de personnes expertes des surfaces continentales)
- Expériences de sensibilité couplées surface/atmosphère pour dissocier les effets d'humidité
du sol et de l'effet radiatif des nuages sur les biais chauds continentaux (CNRM, IPSL)
Pour les AMAs
- Groupe de discussion sur l'impact des nuages et de la turbulence de couche limite d'une
part et de l'état hydrique et thermique des sols d'autre part, sur les bilans énergétiques?
Groupes de discussions
Impact des paramétrisations sur la prévision et le climat
Variabilité tropicale
Enjeux identifiés
- Réfléchir à comment exploiter les outils et opportunités actuels: Simulations AMIP, Paléo,
guidées, initialisées, RCE 1D et 3D, WTG, CRM grands domaines, observations satellites
- Faire le lien entre les développements de paramétrisations et la variabilité simulée
- Réduire les biais (paramétrisations versus tuning)
Actions coordonnées
- Comparaison des sensibilités de la circulation de mousson en Afrique de l'ouest
à la physique entre LMDZ et le modèle 2D développé à MOANA
- Evaluation de la représentation des ondes d'est dans ARPEGE et LMDZ
- Dynamique à mettre en place autour de Cindy Dynamo
(simus 1D, 3D, CRM, comparaisons aux obs)
- Evaluation de la représentation du cycle de vie des sytèmes convectifs dans AROME et
ARPEGE PNT avec Mégha-Tropiques (tracking).
Pour les AMAs
- Groupe de discussion ou session RCE ou Cindy-Dynamo?
A suivre ...
Suivi des groupes de discussion
- Dynamique à mettre en place au sein des différents groupes
- Organisation de réunions de travail en petits groupes autour de questions ciblées
Les journées DEPHY aux Ateliers de Modélisation de l'Atmosphère (19-20/01/2015)
Pour la journée du 19 en plénière au CIC:
- Une session “Rafales”: flux de surface, rugosité, vents dans la couche limite, soulèvement
(Invitation de Anton Beljaars?)
- Une session “RCE”: Analyses autour de simulations 1D, 3D, CRM, lien avec les observations
pour la compréhension des interactions convection/rayonnement
- Une session “Couche-limite/nuages/bilans à la surface”: effet des processus de couche limite
et des propriétés des sols sur les bilans en surface
➔
Pour la journée du 20 en sous-groupes:
- Un groupe “processus microphysiques” (avec participation du LaMP)
- Un groupe “Cindy-Dynamo”: convection, flux de surface océaniques
- Un groupe “surface/atmosphère couplées”
➔
Rôle de DEPHY dans la formation
- Valorisation des exposés de synthèse?
- Formation autour du contenu des modèles, des paramétrisations, des méthodologies
(formation continue, école d'été?)
Rôle de DEPHY dans l'initiation de projets ANR
Projets sur les thématiques de DEPHY?