DEPHY

DEPHY

Développement et Evaluation PHYsiques des modèles de climat et prévision du temps

Le projet visait à regrouper et coordonner des efforts de différentes natures (observation, modélisation méso-échelle, etc) développés dans des communautés parfois disjointes autour d’un même et unique objectif : l’amélioration des paramétrisations physiques des modèles atmosphériques.

Coordinateurs Marie-Pierre LEFEBVRE (CNRM/LMD), Frédéric HOURDIN (LMD), François BOUYSSEL (CNRM-GAME)
Correspondants CNRM-GAME François BOUYSSEL, Isabelle BEAU, Fleur COUVREUX
Équipes CNRM-GAME
Site Internet du projet (DEPHY)
Type Projet LEFE IDAO/EVE
Début 2010
Durée 3 ans

 Objectifs et description du projet

Le projet avait pour vocation de coordonner les efforts mis en œuvre dans des communautés parfois disjointes (observations, modélisation à méso-échelle, prévision du temps, climat) autour de l’amélioration des paramétrisations physiques des modèles atmosphériques.
Il était motivé en premier lieu par les enjeux relatifs aux anticipations des changements climatiques futurs et à l’importance de la représentation des processus atmosphériques, notamment nuageux et convectifs, tant pour la réponse globale et les rétroactions associées, que pour la traduction régionale de ces changements climatiques.
Il reposait sur la disponibilité d’un certain nombre d’outils arrivés à maturité dans la communauté avec l’utilisation de plus en plus facile des modèles de climat dans des configurations diverses (modèles du système terre, versions 3D zoomées et guidées, versions uni-colonnes des mêmes modèles) ou des modèles explicites de nuages convectifs (Cloud Resolving Models) ou LES (Large-Eddy Simulations).
Le projet était organisé autour de 3 axes méthodologiques (Simulations explicites tri-dimensionnelles pour la construction de cas 1D ; Utilisation des observatoires atmosphériques pour l’évaluation des modèles ; Stratégies d’évaluation croisée des modèles de prévision et de climat) et 3 axes thématiques (Couches limites stables ; Couches limites convectives ; Convection profonde).

 Apports du CNRM-GAME

Des avancées méthodologiques importantes ont été obtenues pour ces comparaisons comme la systématisation de l’utilisation des traceurs pour caractériser les structures convectives dans les simulations explicites faites avec le modèle MesoNh.
Des formats communs d’entrée et de sorties ont été définis pour rationaliser l’utilisation des cas d’étude 1D et favoriser leur disponibilité dans les différents modèles et les intercomparaisons.
Des stratégies d’évaluation multi-échelles des paramétrisations physiques ont été mises en œuvre, allant des modèles uni-colonne aux modèles climatiques complets, en passant par des prévisions à courte et moyenne échéances (prévision du temps), des prévisions saisonnières, ou l’utilisation de modèles zoomés et guidés autour de site d’observations.
Le projet Dephy a également abouti à des rapprochements entre les paramétrisations utilisées à l’IPSL et au CNRM, pour la représentation de la couche limite, alliant formulation en diffusion turbulente et schémas en flux de masse de la couche limite convective.
Les couches limites stables, notamment polaires, ont pris une place grandissante dans le projet, avec la définition d’un nouveau cas de référence autour des observations pilotées par le LGGE à Dôme C en Antarctique. Ce cas a été retenu par la communauté internationale pour la 4ème intercomparaison GABLS.
Des résultats importants ont été obtenus concernant la convection profonde avec le développement d’un nouveau schéma (PCMT) incluant un traitement pronostique de la vitesse verticale et des hydrométéores convectifs et améliorant significativement le cycle diurne et la propagation de la convection dans les Tropiques (illustration ci-dessous). Le CNRM-GAME a participé à l’aboutissement du modèle de poches froides (créées sous la convection par ré-évaporation des pluies orageuses) dans le modèle du LMD.

TRMM : diagramme Hovmoller des précipitations TRMM et du vent méridien ERA40 à 700hPa sur la période 25-26 juillet 2006 (cas AMMA). Les précipitations (couleurs) et vents (lignes, continues pour les vents de sud) sont moyennés entre 8° et 15° nord. En rose, la longitude de Niamey ; CRM :Simulation à 5km de résolution horizontale avec le modèle non-hydrostatique AROME ; STD : Simulation ALADIN à 50 km avec physique diagnostique type AR5 ; PCMT : Simulation ALADIN à 50km avec physique pronostique avec schéma de convection PCMT

 Livrables ou résultats attendus

Bouteloup, Y., Seity, Y. and Bazile, E. (2011), Description of the sedimentation scheme used operationally in all Météo-France NWP models. Tellus A, 63 : 300–311. doi : 10.1111/j.1600-0870.2010.00484.x

Bazile, E., P. Marquet, Y. Bouteloup, and F. Bouyssel (2011), The Turbulent Kinetic Energy (TKE) scheme in the NWP models at Météo France. Proceedings of the ECMWF/GABLS Workshop on Diurnal cycles and the stable atmospheric boundary layer, 7-10 November 2011. Available from ECMWF, Shinfield Park, Reading RG2-9AX

Couvreux, F., F. Hourdin and C. Rio, 2010 : Resolved versus parametrized boundary-layer plumes. Part I : a parametrization-oriented conditional sampling in large-eddy simulations. Boundary Layer Meteorology. 134, Iss 3, 441-458 DOI 10.1007/s10546-009-9456-5

Couvreux F, C. Rio, F. Guichard, M. Lothon, G. Canut, D. Bouniol, A. Gounou, 2012 : Initiation of daytime local convection in a semi-arid region analyzed with Large-Eddy Simulations and AMMA observations, Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 138, 56-71, DOI:10.1002/qj.903

Guérémy, J. F. (2011), A continuous buoyancy based convection scheme : one-and three-dimensional validation. Tellus A, 63 : 687–706. doi : 10.1111/j.1600-0870.2011.00521.x

Honnert, R., V. Masson and F. Couvreux , 2011 : Which turbulence in atmospheric models at 1 kilometer resolution ? Journal of Atmospheric Sciences, Vol. 68, 12. 3112-3131. DOI : 10.1175/JAS-D-11-061.1

Perraud, E., F. Couvreux, S. Malardel, C. Lac, V. Masson, O. Thouron, 2011 : Evaluation of statistical distributions for the parameterization of subgrid boundary-layer clouds, Boun-Lay Meteorol, 140, Iss 2, 263-
294, DOI : 10.1007/s10546-011-9607-3

Roehrig, R., D. Bouniol, F. Guichard, F. Hourdin and J.-L. Redelsperger, 2012 : The present and future of the West African monsoon : a process-oriented assessment of CMIP5 simulations along the AMMA transect. J. Climate, 26, 6471–6505. DOI : 10.1175/JCLI-D-12-00505.1

 Partenaires

  1. Laboratoire de météorologie dynamique (LMD)
  2. Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL)
  3. Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement (LSCE)
  4. Laboratoire de glaciologie et géophysique de l’environnement (LGGE)
  5. Laboratoire d’aérologie (LA)
  6. Laboratoire « Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales » (LATMOS)
  7. Laboratoire d’Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN)