C.Lac - Réunion IPSL-CNRM - 24 mars 2006

1. LES NUAGES DANS MESO-NH Etat des lieux et prospectives • Source et puits de chaleur (condensation/évaporation) • Hydrologie (Plusieurs types de précipitation) • Rayonnement (diffusion et forçage thermo-radiatif) • Aérosols (activation/nucléation, lessivage, chimie) • Chimie en phase aqueuse (oxydation, pH) • Electricité atmosphérique (charges, éclairs, LiNOx) C.Lac - Réunion IPSL-CNRM - 24 mars 2006

2. Les nuages dans Méso-NH • Nuages implicites (L>2-3km) • Schéma de convection profonde (KFB) basé sur la relaxation de la CAPE • Extension à la convection peu profonde : KFB, EDMF (Soares) • Nébulosité fractionnaire • Nuages explicites • Se forment dès que la vapeur d’eau est localement saturante • Schémas à 1 ou 2 moments : et • Champ nuageux dans Méso-NH • Superposition des 2 types de nuages • Interaction entre les 2 (ex: détraînement convectif)

3. zinv z LCL Interaction entre les thermiques et l’environnement Mélange du profil moyen Les nuages implicites . Effort actuel sur la convection peu profonde : Amélioration des Cu-Sc Constat : - Aux résolutions où la CVP est résolue, le cycle de vie des nuages sous-maille reste délicat à paramétrer. - Complémentarité des paramétrisations de la turbulence, de la convection et du diagnostic par un schéma de nuage. - AROME ne produit pas suffisamment de nuages de couche limite cumuliformes. Tests actuels : • KFB : Adaptation de l’hypothèse de fermeture de KFB : WLCL=W* • Introduction d’une variance nuageuse convective • Test du schéma Eddy-Diffusivity-Mass Flux de Soares (2005)

4. 7 juin 2005 12h Sensibilité aux conditions initiales AROME (13h) à partir de l’analyse 12h AROME (13h) à partir de l’analyse 00h Sensibilité aux structures de CL Méso-NH dans sa version actuelle Méso-NH avec EDMF Nébulosité fractionnaire Malardel et al.

5. Nucleation Autoconversion Dépôt KESS ICE3 Givrage Aggrégation Congélation 0°C Fonte Collection Collection Evaporation Sedimentation Microphysique mixte Phase mixte Glace nuageuse Neige Neige roulée ICE4 Grêle Phase chaude Gouttelettes de nuage Gouttes de pluie

6. Exponentiel : Pluie, Neige, Graupel, Grêle Modal: glace, nuage Pluie Grêle Graupel Neige Les principales hypothèses • Distribution en taille : Fonction de gamma généralisée • N : concentration l déduite du rapport de mélange (a, n) : paramètres de forme (Marshall-Palmer :a=n=1) • Relations Masse-Taille (M=aDb) • et Vitesse-Taille (V=cDd) • Concentrations : • Schémas à 1 moment : Ni=clix : KESS, ICE3, ICE4 • Schémas à 2 moments : C2R2, C3R5, KHKO • Intégration de dNi/dt. Activation

7. Précipitations orographiques 3D (MAP) Distribution verticale moyenne des hydrométéores IOP8 IOP2a Ice Snow Graupel Snow Hail Cloud Rain • IOP2a ( Strong convection) • - Deep system (unblocked unstable case) • Large amount of hail and graupel IOP8 ( Stratiform event) - Shallow system (blocked case) - Large amount of snow Lascaux et Richard, 2005

8. 4h-accumulated rainfall 18-22 UTC on 8 Sept. 2002 Cev. ‘95 Gard ‘02 Noc Aude ‘99 1D- q budget over the MCS (convective + stratiform). Ctrl Ctrl = with evaporative cooling Noc = without evaparative cooling Evènements de pluie intense sur le Sud-Est Impact de la convection sur la stationnarité d’un système Nuissier et Ducrocq, 2006

9. Sans flux de sédimentation Brouillard Crude test : Modification of the autoconversion threshold Avec flux de sédimentation Late dissipation due to excessive rc : lack of gravitational settling Initialization at 03UTC Bergot et al., 2005, submitted

10. Outils de vérification de Méso-NH • Simulation de radiances satellites et de température de brillance (VIS, IR, MW): basée sur les schémas de transfert radiatif (RTTOV) • Simulation d’observations radar (Ze, VDop, ZDR, …): • - Différents modèles de dispersion (Rayleigh, Mie, T-Matrix, Rayleigh-Gans) • - Courbure du faisceau • - Atténuation • …

11. Amélioration des enclumes (cirrus) sur le seuil d’auto-conversion Chaboureau and Pinty (2005) : Use of radiative transfer RTTOV to MSG Dx=30 km

12. Simulation de réflectivités radar Réflectivités observées Réflectivités simulées avec Méso-NH (radar de Bollène le 8 sep. 2002 à 21 UTC, élévation=1,2°) Projet PATOM « Développement communautaire d’un opérateur-simulateur d’observation radar » (Caumont O., V. Ducrocq, G. Delrieu, M. Gosset, J. Parent du Châtelet, J.-P. Pinty, H. Andrieu, Y. Lemaître et G. Scialom, 2006 : A radar simulator for high-resolution nonhydrostatic models. J. Atmos. Oceanic Technol., accepté)

13. Développement de l’assimilation de réflectivités et vitesses radiales Expériences de simulation de système d’observations pour l’inversion 1D des réflectivités en humidité : Observation simulée Guess Inversion 1D Contours de réflectivités à 10 dBZ sur humidité relative à 4000 m (8/9/2002 à 18 UTC) Caumont et al. (2005)

15. Précipitations orographiques 3D (MAP) Bilans  Processus microphysique prédominants IOP2a IOP8 ACCRETION des gouttelettes par les gouttes FONTE-CONVERSION De la neige en graupel Croissance des graupel par GIVRAGE DEPOT sur la glace (et sublimation) Diminution des graupel par CROISSANCE HUMIDE de la grêle AUTOCONVERSION de la glace primaire Lascaux et Richard, 2005

16. 2 km Monte Lema 3 Doppler radars ( ) S Pol Ronsard 8 km Précipitations orographiques 3D (MAP) Comment le flux sur terrain complexe modifie les mécanismes de croissance des particules précipitantes ? ECMWF32 km 32km : 150x150 8km : 145x145 2km : 150x150 over 51 levels (Keil et Cardinali, 2003) IOP2a (F>1) IOP8 (F<1) Lascaux et Richard, 2005