Simulations 2D méridien-vertical sur l’Afrique de l’Ouest P. Peyrillé, M. Tomasini, J.-P. Lafore CNRM, Meteo-Fran

1. Simulations 2D méridien-vertical sur l’Afrique de l’OuestP. Peyrillé, M. Tomasini, J.-P. Lafore CNRM, Meteo-France & CNRS

2. Contexte • Mousson d’Afrique de l’Ouest:système complexe • Interactions d’échelles nombreuses: • Jets, convection profonde, grande échelle, sensibilité à la surface • Heat Low … • Système couplés océan-continent-atmosphère • Actuellement mal compris et mal représenté par les modèles numériques • AMMA2 : Avoir une compréhension du système dynamique MAO, modes de variabilité, des couplages avec la surface • Objectif de l’étude: mieux comprendre la dynamique de ce système (journée  année) et proposer de nouveaux schémas conceptuels • Démarche : Simplifier le système d’étude

3. Polder- Lacaze, juin 96 LAI Albédo Approche idéalisée 2D sur l’Afrique de l’Ouest Hypothèse 1 : Forte symétrie zonale sur l’Afrique de l’Ouest On représente la mousson “moyenne” entre 10°W et 10°E par un plan méridien-vertical • On néglige les termes en  / x Hypothèse 2: Système Mousson = système isolé des moyennes latitudes GPCP

4. Cadre de travail • Version 2D de Méso-NH Approche(Lafore et al. 1998) , Peyrillé et al. 2007) • Plusieurs versions possibles : • Haute résolution en cours (M. Tomasini) x= 5 km  étude de processus, cycle diurne • Faible résolution horizontale x=150 km, 70 km et 35 km , t=90s 30s  étude du cycle annuel, intra-saisonnier • Possibilité d’étude du couplage avec la surface (végétation/océan) • Configuration: • Convection paramétrée(Kain-Fritsch-Bechtold 2001) • Convection peu profonde EDKF (Pergaud et al. 2010) • Turbulence 1D(Cuxart et al. 2002) • Microphysique froide ICE3 (Pinty & Jabouille 1998) • Sol interactif : ISBA(Noilhan et Mahfouf 1996) • Température + eau du sol interactives • Conditions de surface prescrites (albédo, végétation,…) • Océan: SST prescrite vs interactive (couche de mélange océanique 1D) • Spécifités du 2D: • Forçages advectifs : advections température/humidité non représentées par le modle • Diffusions eddies baroclines/barotropes: transport méridien associé aux ondes zonales

5. Atmosphère initiale homogène horizontalement Couche absorbante 20 376 Profil initial de température • 10% d’humidité relative • au repos (u, v, w=0) Altitude (km) Albedo 0 Température potentielle (K) 1 Profil surface Profil SST Océan Continent Mer 298 0 30°S 20°S 10°S Eq 10°N 20°N 30°N 40°N Latitude Configuration Durée d’intégration du modèle : 300 – 900 jours - Régime permanent de mousson = état d’équilibre, rayonnement fixe - Cycle annuel Cond. Limite laterale de type « Mur »

6. ncep2 pluies Exemple : Etude du couplage océan - atmosphère (stage M2 de D. Mahamat Halawa) MAO de référence (non couplé), SST prescrites Modèle 2D cm/s Temps (mois d’intégration) • Simulation avec SST prescrites: Pluies (R) au Sahel, Sahara sec Gradients méridiens de e et de e  Principales caractéristiques de la MAO sont dans le modèle 2D

7. Impacts du couplage Décalage de la ZCIT au sud en mode couplé Extension de la zone de pluies au Nord avec un changement de régime au bout de 6 mois Pics de précipitation moins intenses

8. Impacts du couplage océan-atmosphère Le couplage engendre une forte variabilité de la MAO sur le Sahel Eau precipitable (mm) Sahel très humide avec TSM prescrites Alternance sèche/humide au Sahel en couplé

9. Impacts du couplage Mode 15-45 jrs (fort signal en couplé) Intra-saisonnier plus réaliste au Sahel Sultan et al. 2003 SST golfe Guinée Non couplé Non couplé couplé

10. Exemple : Etude du cycle annuel de la MAO Modèle 2D • Simulation avec SST prescrites: • Cycle annuel correct • Trop de précipitation sur la côte guinéenne • => sensibilité aux couplages avec la surface (océan, végétation) • => dynamique du cycle annuel

11. Conclusion - perspectives Cadre 2D : reproduit les éléments clés de la MAO Permet d’étudier le couplage entre surface et convection, D’étudier les échelles de variabilité longues => L’outil est adapté pour étudier les couplage océan-atmosphère de la MAO à plusieurs échelles de temps Limitations : Biais humide sur le Sahel Validité de l’hypothèse 2D Pas de mode de variabilité à l’échelle synoptique (ondes d’est africaine, MJO) Perspectives: Test de paramétrisations , diagnostic Q1,Q2 Passage dans Meso-nh standard Version haute résolution avec modèles imbriqués Utilisation sur aquaplanète ou autres mousson Modèle Père (70 km) Avec modèle fils (17 km)