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Rôle de l’océan superficiel pour la modélisation numérique des cyclones tropicaux

Rôle de l’océan superficiel pour la modélisation numérique des cyclones tropicaux. Rencontre Météo-France / Mercator-Océan, 14 juin 2010 Matthieu Plu, Ghislain Faure, David Barbary, Guillaume Samson. Météo-France, Laboratoire de l’Atmosphère et des cyclones (LACy)

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Rôle de l’océan superficiel pour la modélisation numérique des cyclones tropicaux

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Presentation Transcript

  1. Rôle de l’océan superficiel pour la modélisation numérique des cyclones tropicaux Rencontre Météo-France / Mercator-Océan, 14 juin 2010 Matthieu Plu, Ghislain Faure, David Barbary, Guillaume Samson Météo-France, Laboratoire de l’Atmosphère et des cyclones (LACy) UMR 8105 CNRS/Météo-France/Université La Réunion

  2. Contexte • Météo-France à La Réunion est Centre Météorologique Régional Spécialisé (CMRS) pour les cyclones tropicaux depuis 1993. • Depuis 1998, équipe de recherche Météo-France en soutien au CMRS : • Connaissances sur la physique/dynamique des cyclones tropicaux • Développement des modèles de prévision numérique cyclonique • Depuis 2006, cette équipe est intégrée au LACy (Laboratoire de l’Atmosphère et des Cyclones), UMR 8105 CNRS/Météo-France/Université de La Réunion. • En 2009, LACy noté A par l’AERES. • En 2010, Création de l’OSU-Réunion, intégrant le LACy.

  3. Plan • Les modèles de prévision numérique et de recherche • Travaux sur la surface de l’océan • Travaux sur le couplage océan-atmosphère • Perspectives et questions ouvertes

  4. La problématique • Les interactions océan-atmosphère en conditions cycloniques : • les cyclones puisent la majeure partie de leur énergie dans le contenu thermique de l’océan superficiel • flux océan-atmosphère en condition de vent extrême ? • rareté des observations in-situ (vent de basses couches, flux) • vents de surface  action rapide sur l’océan superficiel (upwelling, flux de chaleur et de moment)  quelle rétroaction sur le cyclone ? • Dans l’Océan Indien : réseau de bouées ancrées RAMA = une source de données essentielle pour connaître le contenu thermique océanique

  5. Les modèles de prévision numérique et de recherche • Aladin-Réunion : • Développement LACy/CNRM • Opérationnel depuis oct. 2006 • Développé pour la prévision cyclonique, mais apport important aussi pour le temps sensible • Résolution 8km, assimilation 3D-Var • Un modèle performant pour la prévision cyclonique et du temps sensible en milieu tropical

  6. Les modèles de prévision numérique et de recherche • Meso-NH : • modèle de recherche • développement de configurations spécifiques à la modélisation cyclonique (déplacement de domaines, bogus) • utilisation à des résolutions très fines (1km) • couplage océan-atmosphère possible (modèle 1D intégré à Surfex)

  7. Travaux sur la surface de l’océan • Paramétrisation des flux océan-atmosphère : ECUME (Belamari et al, 2005) • Les tests montrent une amélioration significative des prévisions • Saturation des coefficients d’échange en condition cyclonique

  8. Travaux sur la surface de l’océan • L’analyse de température de surface de la mer (TSM) Analyse opérationnelle Analyse en développement • Analyse CANARI (OI), rappel vers RTG-NESDIS • Assimilation de la TSM des bouées • Analyse CANARI (OI) • Assimilation de la TSM des bouées • Assimilation de données satellitaires (micro-ondes et infrarouge) en provenance du CMS (Météo-France) Haute résolution et bonne couverture sous les nuages

  9. Travaux sur la surface de l’océan • Avancement • ECUME est opérationnelle depuis février 2009 • TSM CANARI (avec ECUME) a montré une amélioration des prévisions de cyclones • Développement et test de la TSM CANARI assimilant données satellitaires : comparaison à la TSM opérationnelle et à OSTIA • Le choix final de la TSM dépendra de ces tests

  10. Travaux sur le couplage océan-atmosphère • Influence du couplage océan-atmosphère sur l’intensification d’Ivan ? PERIODE 1 PERIODE 2 Pmer centrale TSM initiale POCHE FROIDE TSM < 23°C POCHE CHAUDE TSM > 29°C Pression (hPa) TSM (°C)

  11. Travaux sur le couplage océan-atmosphère • Modèle Meso-NH : • non-hydrostatique + convection profonde résolue + paramétrisation de convection peu profonde (KF) • 350 x 600 (4km) x 35 points, Δt = 5 s • Tori -> CPU: 6 proc 350000s MEM: 30Gb (12h) • Simulations ECUME surface flux parameterization • Modèle d’océan 1D avec fermeture 1.5 TKE: • Résolution horizontale 4 km • 20 niveaux verticaux (resolution 5m dans CMO) • couplé toutes les 600 s avec Méso-NH Bathymétrie ETOPO 20’ Lebeaupin et al. 2008

  12. Travaux sur le couplage océan-atmosphère MERCATOR PSY3V1 MERCATOR Choix du champ de TSM initial REMSS TSM le long de la trajectoire d’Ivan REMSS

  13. Travaux sur le couplage océan-atmosphère • Validation de l’évolution de la TSM sur la durée de la simulation : • Le modèle d’océan : • Reproduit bien le refroidissement à gauche de la trajectoire (localisation, intensité) Modèle d’océan 1D (simulation couplée) REMSS

  14. Travaux sur le couplage océan-atmosphère PERIODE 1 PERIODE 2 Pmer centrale (hPa) Observation Simulation Forcée Simulation couplée Observation Simulation Forcée Simulation couplée Vitesse maximale du vent à 10m (m/s) Le taux d’intensification est plus réaliste pour la simulation couplée

  15. Perspectives et questions ouvertes • Evolution des modèles : • Trois configurations similaires à Aladin-Réunion sont développés sur les DOM-TOM (Antilles-Guyane, Polynésie, Nouvelle-Calédonie) • Le LACy commencera en 2011 à développer une configuration d’Arome (résolution 2,5km ?) en mode recherche avec l’objectif d’ : • Améliorer les simulations d’intensité des cyclones • Améliorer la représentation des précipitations • La prévision cyclonique avec ces deux modèles devra intégrer : • Une bonne analyse de TSM (travaux en cours) • Un couplage avec l’océan superficiel, via le modèle de CMO 1D  Quelle initialisation du modèle de CMO ?

  16. Perspectives et questions ouvertes • Quelle initialisation du modèle de CMO ? • Tout Mercator ?  la TSM est-elle suffisamment bonne ? • Une TSM à haute résolution + Mercator ?  comment les rendre « compatible » ? • Cohérence de la fréquence des analyses de Mercator avec le modèle atmosphérique ? • … ? • Comment « cycler » l’analyse des champs océaniques ? • Brutalement à chaque réseau de Mercator ? • Introduire un rappel climatologique ? • … ? • Des questions cruciales qui nécessitent une collaboration entre : • CNRM (GMAP, GMGEC) • Mercator • LACy •  Possibilité de co-encadrer une thèse sur le sujet ?

  17. http://www.meteo.re http://lacy.univ-reunion.fr

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