Améliorations du schéma de rayonnement Odile Thouron, Jean Louis Brenguier, Christine Lac, Philippe Dubuisson Réunion Mé

1. CNRM/GMEI/ MNPCA Améliorations du schéma de rayonnement Odile Thouron, Jean Louis Brenguier, Christine Lac, Philippe Dubuisson Réunion Méso-NH Utilisateurs – 23/24 Avril 2007

2. PLAN DE LA PRESENTATION CODE DE TRANSFERT RADIATIF (Centre Européen) INTERFACE MESO-NH MESO-NH • 1) Code de transfert radiatif du Centre Européen • 1) Code de transfert radiatif du Centre Européen (TR-ECMWF) • Révision du schéma ondes courtes • 2) Interface Méso-NH • Calcul des propriétés optiques • Prise en compte de la pluie dans le transfert radiatif

3. CODE DE TRANSFERT RADIATIF DU CENTRE EUROPEEN

4. Diffusion du rayonnement solaire incident • Ancienne formulation • Les mêmes hypothèses de recouvrement sont appliquées aux efficacités de diffusion et aux fractions nuageuses • Nouvelle formulation proposée • L’efficacité de diffusion moyenne de chaque maille est connue • Aucune hypothèse de recouvrement n’est effectuée Schéma ondes courtes CODE DE TRANSFERT RADIATIF DU CENTRE EUROPEEN • Diffusion du rayonnement solaire incident • Ancienne formulation • Les mêmes hypothèses de recouvrement sont appliquées aux efficacités de diffusion et aux fractions nuageuses Efficacité de diffusion

5. Schéma ondes courtes CODE DE TRANSFERT RADIATIF DU CENTRE EUROPEEN • Cas d’étude • 1) STRATO: Stratocumulus (Sandu et al., 2007) • Simulation LES 3D • Résolution horizontale: 50 m • Résolution verticale: 10 m • 2) CUMUB: Cumulus (Szumowski et al.,1990) • Simulation LES 2D • Résolution horizontale: 50 m • Résolution verticale: 10 m

6. Schéma ondes courtes CODE DE TRANSFERT RADIATIF DU CENTRE EUROPEEN • Méthodologie • Calcul des propriétés optiques avec la théorie de Mie (MOP) • Calcul des flux en chaque colonne du domaine • SHDOM (ordonnées discrètes) • TR-ECMWF avant correction (Old scheme) • TR-ECMWF après correction (New scheme)

7. Schéma ondes courtes CODE DE TRANSFERT RADIATIF DU CENTRE EUROPEEN Flux au sommet Flux au sol Différence avec SHDOM (W.m-2) Cosinus de l’angle solaire

8. 2) INTERFACE MESO-NH

9. Propriétés optiques Prise en compte de la pluie dans le transfert radiatif INTERFACE MESO-NH • Propriétés optiques paramétrées: • Slingo et al. (1989) • Fouquart (1987): Hypothèse du coefficient d’extinction constant = 2 CUMULUS (tFouquart-tMie)/tMie (tSlingo-tMie)/tMie STRATOCUMULUS Mie Mie

10. Propriétés optiques Prise en compte de la pluie dans le transfert radiatif INTERFACE MESO-NH • Cas de simulation où seul le contenu en eau est connu • Rayon effectif déterminé à partir de Martin et al. (1987) • Paramétrisation établie à partir d’observations de stratocumulus • Hypothèse sur la concentration CUMULUS (tFouquart-tMie)/tMie (tSlingo-tMie)/tMie (tSlingo-tMie)/tMie STRATOCUMULUS Mie Mie Mie

11. Propriétés optiques Prise en compte de la pluie dans le transfert radiatif INTERFACE MESO-NH • Concentration non pronostiquée: Mauvaise paramétrisation du rayon effectif • Concentration pronostiquée: Généralement études LES qui nécessitent de correctement choisir les paramétrisations de propriétés optiques

12. Propriétés optiques Prise en compte de la pluie dans le transfert radiatif INTERFACE MESO-NH • Résultats préliminaires • Cas de simulations 1D d’une même colonne nuageuse • Schéma basé sur Khairoutdinov et Kogan (2000) (Geoffroy et al., en préparation) • Résolution verticale: 10 m • Simulation de nuit et de jour

13. Contenu en eau nuageuse (g.m-2) Contenu en eau de pluie (g.m-2) NUIT Avec pluie Sans pluie

14. Propriétés optiques Prise en compte de la pluie dans le transfert radiatif INTERFACE MESO-NH NUIT LWC

15. Contenu en eau nuageuse (g.m-2) Contenu en eau de pluie (g.m-2) JOUR Sans pluie Propriétés optiques Prise en compte de la pluie dans le transfert radiatif INTERFACE MESO-NH Avec pluie

16. Propriétés optiques Prise en compte de la pluie dans le transfert radiatif INTERFACE MESO-NH JOUR LWC

17. CONCLUSION • Code de transfert radiatif du centre européen • Nouvelle formulation de la diffusion du rayonnement solaire incident indépendante de la résolution verticale du modèle • Correction d’erreur de codage: Rapport disponible

18. CONCLUSION • Interface Méso-NH • Calcul des propriétés optiques • Limite du couplage avec le TR dans le cas de schémas où seul le contenu en eau est pronostiqué • Dans le cas de schémas avec LWC et N pronostiqués: attention au choix des paramétrisations • Table de Mie? • Prise en compte de la pluie dans le TR • Impact non négligeable sur une colonne faiblement précipitante • Particules de glace? • Double usage des classes de particules précipitantes • Complexité du calcul de leurs propriétés optiques

19. CONCLUSION • Interface Méso-NH • Calcul des propriétés optiques • Limite du couplage avec le TR dans le cas de schémas où seul le contenu en eau est pronostiqué • Dans le cas de schémas avec LWC et N pronostiqués: attention au choix des paramétrisations • Table de Mie? • Prise en compte de la pluie dans le TR • Impact non négligeable sur une colonne faiblement précipitante • Particules de glace? • Double usage des classes de particules précipitantes • Complexité du calcul de leurs propriétés optiques Stage M1: Florent Malavelle

20. MERCI POUR VOTRE ATTENTION