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Rôle de locéan 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 lAtmosphère et des
cyclones (LACy) UMR 8105 CNRS/Météo-France/Univers
ité La Réunion
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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 lAtmosphère et des Cyclones),
  UMR 8105 CNRS/Météo-France/Université de La
  Réunion.
• En 2009, LACy noté A par lAERES.
• En 2010, Création de lOSU-Réunion, intégrant le
  LACy.

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Plan

1. Les modèles de prévision numérique et de
   recherche
2. Travaux sur la surface de locéan
3. Travaux sur le couplage océan-atmosphère
4. Perspectives et questions ouvertes

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La problématique

• Les interactions océan-atmosphère en conditions
  cycloniques
• les cyclones puisent la majeure partie de leur
  énergie dans le contenu thermique de locéan
  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 locéan
  superficiel (upwelling, flux de chaleur et de
  moment) ? quelle rétroaction sur le cyclone ?
• Dans lOcéan Indien réseau de bouées ancrées
  RAMA une source de données essentielle pour
  connaître le contenu thermique océanique

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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

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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)

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Travaux sur la surface de locéan

• Paramétrisation des flux océan-atmosphère ECUME
  (Belamari et al, 2005)
• Les tests montrent une amélioration significative
  des prévisions

• Saturation des coefficients déchange en
  condition cyclonique

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Travaux sur la surface de locéan

• Lanalyse 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
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Travaux sur la surface de locéan

• 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

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Travaux sur le couplage océan-atmosphère

• Influence du couplage océan-atmosphère sur
  lintensification dIvan ?

PERIODE 1
PERIODE 2
Pmer centrale
TSM initiale
POCHE FROIDE
TSM lt 23C
POCHE CHAUDE
TSM gt 29C
Pression (hPa)
TSM (C)
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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, ?t 5 s
• Tori -gt CPU 6 proc 350000s MEM 30Gb (12h)

• Simulations

ECUME surface flux parameterization

• Modèle docéan 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
Paramètres Expérience Mode Etat océanique initial
1 (simulation 108h) Forcée TSM réaliste (Mercator)
2 (simulation 108h) Couplée Océan réaliste (Mercator)
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Travaux sur le couplage océan-atmosphère
MERCATOR PSY3V1
MERCATOR
REMSS
TSM le long de la trajectoire dIvan
REMSS

• Choix du champ de TSM initial

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Travaux sur le couplage océan-atmosphère

• Validation de lévolution de la TSM sur la durée
  de la simulation
• Le modèle docéan
• Reproduit bien le refroidissement à gauche de la
  trajectoire (localisation, intensité)

Modèle docéan 1D (simulation couplée)
REMSS
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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 dintensification est plus réaliste pour
la simulation couplée
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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 dArome (résolution 2,5km ?) en
  mode recherche avec lobjectif d
• Améliorer les simulations dintensité 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 locéan superficiel, via le
  modèle de CMO 1D

? Quelle initialisation du modèle de CMO ?
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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  lanalyse 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 ?

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