Avancées du code SURFEX

1. Avancées du code SURFEX Eric Martin(CNRM/GAME)avec contribution de nombreux collègues !

2. Nouveautés de Surfex dans MesoNH • MesoNH 4.8 -> SurfexV4.8 • MesoNH 4.9 -> SurfexV7.1 • Bases de données physiographiques • Ville (TEB) : végétation • Océan : modèle de CMO • Nature : modèle de neige CROCUS • Aspects techniques et organisationnels • Perspectives • http://www.cnrm.meteo.fr/surfex/ • Documentation scientifique • User’s Guide Atmosphère SURFEX Initialisation / run / Diagnostics E/S assimilation Champs et paramètres de surface Réunion des utilisateurs de Méso-NH 13-14 Octobre 2011

3. Bases de données physiographiques • ECOCLIMAP 1 : global (Masson et al., 2003, cartes d’occupation du sol +AVHRR, 215 covers) • ECOCLIMAP 2 : Europe (Faroux et al., in prep., carte d’occupation du sol SPOT/VGT, 7 ans, 273 covers). • Orographie : GTOPO30 • Texture du sol (pourcentages d’argile et sable +…) : Recommandation de remplacer les bases FAO actuelles (10 km) par les données de la nouvelle base de données HWSD (Harmonized world soil database) • Profondeur de lacs et bathymétrie : base de données préparée par Ekaterina Kourzeneva (FMI) -> possibilité de remplacer ces bases de données par des données plus précises dans la plupart des cas. Réunion des utilisateurs de Méso-NH 13-14 Octobre 2011

4. Physiographie ECOCLIMAP 2 HWSD Validation d’ECOCLIMAP 2 en mode couplé : • Sud ouest de la France (CERES-CarboEurope), S. Donier, S. Faroux • France (S. Donier, S. Faroux, Y. Seity) Source : S. Faroux, Y. Seity Réunion des utilisateurs de Méso-NH 13-14 Octobre 2011

5. Base de données de lacs • Surface : ECOCLIMAP2 • Profondeur : 13000 données de profondeur, 36 lacs avec bathymetrie • Climatologie globale calculée pour initialisation • http://nwpi.krc.karelia.ru/flake/ Fraction de lacs Profondeur Source : E. Kourzeneva Réunion des utilisateurs de Méso-NH 13-14 Octobre 2011

6. 6 Végétation dans TEB Développement de TEB : (Demunck, Lemonsu, Masson) • TEB garden : prise en compte d’une fraction de végétation dans le canyon Source : GMME/TURBAU SURFEX Steering Group Meeting, Oct 6, 2011, Météo-France, Toulouse Réunion des utilisateurs de Méso-NH 13-14 Octobre 2011

7. CMO: modèle de CMO : Application à l’océan atlantique : J. Halawa, P. Peyrillé, M. Tomasini, H. Giordani But étude des méchanismes de couplage dans le cadre d’une approche 2D simplifiée Offline (forcé) et version 2D de MesoNH: latitude – altitude) Domaine Oceanique 30S – 5N moyenne zonale 10W-10E. Intialization : SST et S climatologique, e=U=V=0 CMO model(Gaspar et al. 1996) = mélange turbulent, fermeture TKE , prognostic T, s, e, u, v , version intiale Lebaupin (MICADO) 7 Océan : amélioration du modèle de CMO Upper BC * Terme de correction pour prévenir les dérives, relaxation vers la climatologie Source : Ph. Peyrillé Réunion des utilisateurs de Méso-NH 13-14 Octobre 2011

8. Modèle de neige CROCUS • Modèles de neige de SURFEX : • 1 couche bilan de surface agrégé (D95, EBA) • N couches, complexité intermédiaire, bilan de surface séparé (ES) • N couches, modèle détaillé (métamorphose), bilan de surface séparé (CROCUS) Source : V. Vionnet, S. Morin, E. Brun Réunion des utilisateurs de Méso-NH 13-14 Octobre 2011

9. Neige : intérêt d’une surface externalisée pour l’initialisation de certaines variables Source : V. Vionnet Réunion des utilisateurs de Méso-NH 13-14 Octobre 2011

10. Aspects techniques et organisationnels • Optimisation du code : • Machines vectorielles • Machines scalaires [ projet grandes grilles de MesoNH et optimisation des codes opérationnels de prévision numérique ] : parallélisation de PGD • Coordination des évolutions du code : • SURFEX steering committee : CNRM (GMAP, GMME, GMGEC), MesoNH, HIRLAM, ALADIN • 1ère réunion le 6 octobre 2011 • Formalisation de la gestion et renforcement de la communication via le site web surfex, • Gestion du code via un gestionnaire (svn) accessible par internet aux utilisateurs enregistrés • appel à contribution formel pour les évolutions du code, élargi auprès des institutions du SSC • Stage SURFEX pratique (un par an) • Special Issue « SURFEX » dans GMD Réunion des utilisateurs de Méso-NH 13-14 Octobre 2011

11. Perspectives • CMO : mélange lié au cisaillement de courant • ISBA : • Processus liés à la végétation : transfert radiatif dans la végétation, pratiques agricole (cultures d’hiver, irrigation, prairies), albédo pronostic • Bilan d’énergie séparé pour la végétation, interaction avec le sol, la neige • Simulations séparées pour le sol sous le manteau neigeux et sans neige dans une maille • Validation intensive du modèle multicouche pour le sol • TEB : • Bilan d’énergie du bâtiment • Poursuite des travaux sur la végétation dans la ville et l’hydrologie • Lacs : • Amélioration de la base de donnée de lacs (prise en compte de la géologie) Réunion des utilisateurs de Méso-NH 13-14 Octobre 2011

12. Soil explicit diffusion scheme: ISBA-DF Infiltration Runoff • Evaluation over the SMOSREX site • ISBA-DF improve soil moisture and energy fluxes simulations • Partitioning Latent/sensible heat flux significantly different (more evaporation and less sensible heat than ISBA-3L) • Good simulation of 1-meter top-soil temperature only if a very deep soil is considered (~10m at least for heat exchange) • The surface energy composite approach (vegetation + soil) does not allow a good simulation of night-time surface temperature. MEB (A. Boone, P. Samuelson) is required. Heat fluxes Moisture fluxes Soil ice Soil moisture 2002-2007 SMOSREX DF-VG80 Obs DF-BC66 ISBA-3L Source : B. Decharme Réunion des utilisateurs de Méso-NH 13-14 Octobre 2011 (Decharme et al. 2011, JGR)

13. 13 Recent Developments: Land • ISBA-MEB (Multi Energy Budget) SMHI (P. Samuelsson and S. Golvick), GMME (MOSAYIC, E. Martin, P. Lemoigne, S. Faroux, VEGEO; Carrere, Roujean, Calvet, MOANA; Boone) and GMGEC (E. Brun et B. Decharme) • Version « alpha » ISBA-MEB (Multi Energy Budget) : coded using routines from SURFEX6.1: recently fully integrated into « beta » version of SURFEX6.1  SURFEX6.2 • First evaluations at CNRM at the local scale from SNOWMIP2 (offline) which emphasized canopy-veg interactions, and Northern Hemisphere 1x1 degree 1978 à 2008 simulations showing impact on largescale (C. Canac, E. Brun, A. Boone and B. Decharme). New w/MEB + Source : A. Boone SURFEX Steering Group Meeting, Oct 6, 2011, Météo-France, Toulouse Réunion des utilisateurs de Méso-NH 13-14 Octobre 2011

14. Perspectives • CMO : mélange lié au cisaillement de courant • ISBA : • Processus liés à la végétation : transfert radiatif dans la végétation, pratiques agricole (cultures d’hiver, irrigation, prairies), albédo pronostic • Bilan d’énergie séparé pour la végétation, interaction avec le sol, la neige • Simulations séparées pour le sol sous le manteau neigeux et sans neige dans une maille • Validation intensive du modèle multicouche pour le sol • TEB : • Bilan d’énergie du bâtiment • Poursuite des travaux sur la végétation dans la ville et l’hydrologie • Lacs : • Amélioration de la base de donnée de lacs (prise en compte de la géologie) Réunion des utilisateurs de Méso-NH 13-14 Octobre 2011

15. Principes de TEB-BEM • Bilan d'énergie interne • 1 seule zone thermique et 1 masse thermique pour les parois internes • Apports solaires par les vitrages • Apports internes (personnes, consommation énergie) • Ventilation, infiltration • chauffage/air conditionné • Systèmes réels • Protections solaires • Ventilation naturelle Source : G. Pigeon 15

16. Perspectives • CMO : mélange lié au cisaillement de courant • ISBA : • Processus liés à la végétation : transfert radiatif dans la végétation, pratiques agricole (cultures d’hiver, irrigation, prairies), albédo pronostic • Bilan d’énergie séparé pour la végétation, interaction avec le sol, la neige • Simulations séparées pour le sol sous le manteau neigeux et sans neige dans une maille • Validation intensive du modèle multicouche pour le sol • TEB : • Bilan d’énergie du bâtiment • Poursuite des travaux sur la végétation dans la ville et l’hydrologie • Lacs : • Amélioration de la base de donnée de lacs (prise en compte de la géologie) Réunion des utilisateurs de Méso-NH 13-14 Octobre 2011

17. Perspectives • CMO : mélange lié au cisaillement de courant • ISBA : • Processus liés à la végétation : transfert radiatif dans la végétation, pratiques agricole (cultures d’hiver, irrigation, prairies), albédo pronostic • Bilan d’énergie séparé pour la végétation, interaction avec le sol, la neige • Simulations séparées pour le sol sous le manteau neigeux et sans neige dans une maille • Validation intensive du modèle multicouche pour le sol • TEB : • Bilan d’énergie du bâtiment • Poursuite des travaux sur la végétation dans la ville et l’hydrologie • Lacs : • Amélioration de la base de donnée de lacs (prise en compte de la géologie) Réunion des utilisateurs de Méso-NH 13-14 Octobre 2011

18. fin