Simulations LES du cycle diurne des nuages stratocumulus avec Méso-NH

1. CNRM/GMEI/ MNPCA Méso-NH in configuration LES Méso-NH in configuration LES Schema microphysique bulk pour les Sc (Khairoutdinov &Kogan 2000 modifié (O. Geoffroy)) Schema microphysique bulk pour les Sc (Khairoutdinov &Kogan 2000 modifié (O. Geoffroy)) Simulations LES du cycle diurne des nuages stratocumulus avec Méso-NH Simulations LES du cycle diurne des nuages stratocumulus avec Méso-NH L’IMPACT DES AEROSOLS SUR LE CYCLE DE VIE DES NUAGES DE COUCHE LIMITE Irina SANDU, Olivier GEOFFROY, Jean – Louis BRENGUIER Simulations d’un cycle diurne idéal avec différentes concentrations de CCN l’impact sur l’évolution diurne de la couche nuageuse l’impact sur les propriétés optiques du nuage et sur le transfert radiatif

2. l’évolution diurne de la CL découplage diurne est reproduite par le modèle CL nocturne fortement mélangée  Après la période de spin– up (12 h) équilibre de la CLcycle diurne quasi-stationnaire Cloud water mixing ratio (kg/kg) Max = 0.63·10-3 kg/kg altitude (m) Min = 0.25·10-4 kg/kg I. Simulations du cas FIRE (14 –16 July 1987, San NicholasIsland) Observations 0hLT 12hLT 0hLT 12hLT 0hLT Observations Monthly mean LWP(g/m2) LT Buts: - comprendre les processus qui déterminent la variabilité diurne de la CL - tests sur les conditions initiales, la configuration du modèle et les forcings - vérifier la capacité de simuler un cycle diurne stationnaire LWP(g/m2)

3. II. Simulations d’un cycle diurne idéal avec différentes concentrations de CCN l’évolution de la couche nuageuse variations de : - l’intensité de la bruine - de l’absorption de la radiation solaire dans le nuage - l’entraînement turbulent Paramètres optiques du nuage modifications Flux radiatifs Schéma microphysique: Khairoutdinov &Kogan (2000) modifié (O. Geoffroy) Méso-NH (LES) x= y= 50m z=10m Schéma radiatif: ECMWF (Morcrette, 1989) Fouquart (1987) –propriétés radiatives des Sc. Scénario des simulations: 6 simulations avec: NCCN = 25 cm-3, 50 cm-3, 100 cm-3, 200 cm-3, 400 cm-3 et 800 cm-3 24 heures de simulation 12 LT – 12 LT

4. NCCN (Paramètre) Nact (m- 3) Activation : Cohard et al (1998) (dans Méso-NH (C2R2)) Autoconversion : K&K qr(kg/kg) Nc(m-3) qv (kg/kg) Cond / évap : Langlois (1973) (dans Méso-NH) qc(kg/kg) Accretion : K&K Nr(m-3) Sedimentation : K&K Evaporation : K&K Schéma K&K modifié K&K : - schéma microphysique bulk pour les stratocumulus. - Les coefficients ont été ajustés avec un modèle de microphysique explicite (bin). Intérêt : • Nact, Nc en variables pronostiques (on veut différentes valeurs de N). • schéma développé spécialement pour les stratocumulus (particularité : pluie très faible) 5 variables pronostiques

5. Cloud water mixing ratio (kg /kg) Max = 0.6·10-3 kg/kg Max = 0.6·10-3 kg/kg Max = 0.6·10-3 kg/kg Max = 0.6·10-3 kg/kg NCCN= 25 cm-3 NCCN= 50 cm-3 Min = 0.25·10-3 kg/kg Min = 0.25·10-3 kg/kg Min = 0.25·10-3 kg/kg Min = 0.25·10-3 kg/kg 12 LT 0LT 12LT 12 LT 0LT 12LT NCCN= 200 cm-3 NCCN= 800cm-3 12 LT 0LT 12LT 12 LT 0LT 12LT

6. 25 400 800 NCCN (cm-3) 25 50 100 200 400 800 Max Na (cm-3) 22 43 80 135 208 318 Aérosols activés (%) 88 86 80 67 52 39 Daily mean LWP (gm-2) 48 66.2 76.15 76.2 75.88 74.58 Absorption de la radiation solaire Pluie accumulée au niveau du sol (mm) Pluie instantanée au niveau du sol (mm/h) Pluie accumulée (mm) Pluie instantanée (mm/h) LWP (g/m2) LWP (g/m2) !!!!! Paraméterisation du SSA des gouttelettes

7. Épaisseur optique in VIS flux radiatif net au sol (W/m2) flux radiatif net au sol (W/m2) (SW ↓+ LW↓) – (Sw ↑+ LW ↑) (W/m2) (SW ↓+ LW↓) – (Sw ↑+ LW ↑) (W/m2) NUIT Daily mean LWP (gm-2) 48 66.2 76.15 76.2 75.88 74.58 Daily mean Fnet au sol (Wm-2) 210.75 195.5 184.4 179 173 167 Daily mean Fup au TOA (Wm-2) 513.3 532.2 544.2 550 555.2 560.4 NCCN (cm-3) 25 50 100 200 400 800 NCCN : 800 25 cm-3 48% 35.7% 9% 26% flux radiatif UP au TOA (W/m2) flux radiatif UP au TOA (W/m2) (Sw ↑+ LW ↑) (W/m2) (Sw ↑+ LW ↑) (W/m2)

8. Conclusions la formation de la bruine est efficace surtout la nuit ! il est essentiel de représenter correctement l’absorption de la radiation solaire ! Pendant le jour, l’évolution de la couche nuageuse est déterminée en principal par les flux turbulents et par l’absorption de la radiation solaire ! La sensibilité des précipitations à la variation de la concentration de CCN n’est pas reflétée dans les flux radiatifs le LWP et les flux radiatifs nets (au sol et au TOA) ne varient pas significativement avec NCCN • il faut prendre en compte tous les facteurs qui influencent l’évolution diurne de la couche limite nuageuse • il ne faut pas chercher à séparer les effets indirects des aérosols, mais plutôt à évaluer l’effet global !