Méso-NH - MesoNH
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Modélisation numérique des champs météorologique influents sur la propagation acoustique en milieu extérieur Pierre Aumond 13 octobre 2009 5e réunion des utilisateurs Méso-NH Directeur de thèse : M. Bérengier (LCPC) Encadrants : • LCPC : B. Gauvreau • CNRM/GMME : C. Lac (Méso-NH) V. Masson (TURBAU) Introduction Théorie Cas d’étude Méso-NH Résultats Conclusion Introduction Problématique ≈ 20 dB > 50 m Très grande variabilité du niveau sonore Pierre Aumond De l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique Introduction Théorie Cas d’étude Méso-NH Résultats Conclusion Sommaire • • • • • • Introduction Eléments théoriques Cas d’étude Développements dans Méso-NH Résultats Conclusion et perspectives Pierre Aumond De l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique Introduction Théorie Cas d’étude Eléments théoriques Acoustique Méso-NH Résultats Conclusion La propagation du son dépend des conditions atmosphériques • Le coefficient d'absorption de l'air dépend de son humidité • La vitesse et le gradient vertical du vent influent sur la propagation • La température et son gradient vertical influent sur la propagation. • La turbulence atmosphérique « diffuse » l'onde sonore L’étude de la propagation acoustique nécessite une bonne représentation de la couche limite Utilisation de l'outil de modélisation : Méso-NH Pierre Aumond De l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique Introduction Théorie Cas d’étude Méso-NH Résultats Conclusion Eléments théoriques Altitude Couche limite atmosphérique - jour Jour Température Pierre Aumond De l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique Introduction Théorie Cas d’étude Méso-NH Résultats Conclusion Eléments théoriques Altitude Couche limite atmosphérique - nuit Jour Nuit Température Pierre Aumond De l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique Introduction Théorie Cas d’étude Résultats Méso-NH Conclusion Cas d’étude Expériences • Topographie simple • Source à amplitude constante • Période d’observation courte (3 mois dont 3 semaines d’observations intenses) • Système de mesures important • Station météo proche (Campistrou) Lannemezan 2005 • • Topographie complexe • Sources réelles (route, voie de chemin de fer) Période d’observation très longue (plusieurs années) Station de long terme de St Berthevin Pierre Aumond De l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique Introduction Théorie Cas d’étude Méso-NH Résultats Conclusion Cas d’étude Configuration utilisée - LES • Grid-nesting : – 50 m,10 m et 2 m de résolution – Zones de 10 km², 2 km², 500 m² • 1 m de résolution verticale sur les plus bas niveaux (28 niveaux dans les 50 premiers mètres) • Initialisation à l'aide : (> 60 m) Des données d’analyse Arpège (< 60 m) Observations sur site – mat météo : 1, 3, 10, 60m • Schéma de turbulence 3D (Deardorff ou BL89) Pierre Aumond De l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique Introduction Théorie Cas d’étude Méso-NH Résultats Conclusion Méso-NH Initialisation d’un cas réel à partir d’un radiosondage Interpolation horizontale Point d’initialisation du radio-sondage Pierre Aumond De l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique Introduction Théorie Cas d’étude Méso-NH Résultats Conclusion Méso-NH Initialisation d’un cas réel à partir d’un radiosondage Interpolation verticale Pierre Aumond De l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique Introduction Théorie Cas d’étude Méso-NH Résultats Conclusion Méso-NH Initialisation d’un cas réel à partir d’un radiosondage Interpolation verticale Pierre Aumond De l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique Introduction Théorie Cas d’étude Méso-NH Résultats Conclusion Méso-NH Initialisation d’un cas réel à partir d’un radiosondage Interpolation verticale Permet de conserver la résolution des plus bas niveaux Pierre Aumond De l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique Introduction Théorie Cas d’étude Méso-NH Résultats Conclusion Méso-NH Des arbres dans Méso-NH (qualitatif) > Force de traînée (Drag Force*) appliquée aux équations de la dynamique (ui, tke) U=18,5 m.s-1 U=18,5 m.s-1 Vitesse du vent (m.s-1) Altitude (m) 18,5 13,5 6,5 0 *V. MASSON et Y. SEITY : Including atmospheric layers in vegetation and urban offline surface schemes. J. Appl. Meteor. Climatol.,48:1377-1397,2009. Pierre Aumond De l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique Introduction Théorie Cas d’étude Méso-NH Résultats Conclusion Méso-NH Des arbres dans Meso-nH (quantitatif) Simulations Vitesse du vent (m.s-1) Observations SANS AVEC AVEC Temps (sec.) Evolution temporelle de la vitesse du vent a 10m sur le site de Lannemezan avec et sans la prise en compte de l’effet de trainee des arbres Pierre Aumond De l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique Introduction Théorie Cas d’étude Méso-NH Résultats Conclusion Résultats cas quasi-neutre Le 16/06/2005 à partir de 2h00 – GRILLE 1 Simulations Observations 1m 3m 10m Evolution temporelle de la Température Pierre Aumond De l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique Introduction Théorie Cas d’étude Méso-NH Résultats Conclusion Résultats cas quasi-neutre Le 16/06/2005 à partir de 2h00 – GRILLE 1 Simulations Observations 1m 3m 10m Evolution temporelle de la Vitesse du vent Pierre Aumond De l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique Introduction Théorie Cas d’étude Méso-NH Résultats Conclusion Résultats cas quasi-neutre Le 16/06/2005 à partir de 2h00 – GRILLE 1 Simulations Observations 10m 60m Evolution temporelle de l’énergie cinétique turbulente (tke) Pierre Aumond De l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique Introduction Théorie Cas d’étude Méso-NH Résultats Conclusion Résultats Conclusions intermédiaires 3 expériences sur le site de Lannemezan 2005, l'outil de modélisation Méso-NH • Cas quasi-neutre (16/06/05 - 2h) : Simulations correctes • Cas stable (03/07/05 – 2h) : Turbulence trop importante • Cas instable (05/07/05 – 14h) : sous-estimation de la température Pierre Aumond De l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique Introduction Théorie Cas d’étude Méso-NH Résultats Conclusion Conclusions • Bon accord expérience – simulations : Premières simulations sur la Station de Long Terme • Travail à plus forte résolution à l'aide du grid-nesting • Validation de l’implémentation de la prise en compte de l’effet de traînée d’arbres • Rapport bibliographique Pierre Aumond De l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique Introduction Théorie Cas d’étude Méso-NH Résultats Conclusion Perspectives METEOROLOGIE ACOUSTIQUE Modèle de type Transmission Line Matrix Méso-NH Température Direction vent Force vent Intensité turbulence Humidité Pression Niveau sonore (t) Pierre Aumond De l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique Merci de votre Attention Pierre Aumond 13 octobre 2009 5e réunion des utilisateurs Méso-NH Directeur de thèse : M. Bérengier (LCPC) Encadrants : • LCPC : B. Gauvreau • Météo France : C. Lac / V. Masson « En l’absence de mesures du gradient de la vitesse du vent ou du gradient de la température à l’instant même de l’audition des sons à grande distance, toute discussion est oiseuse » H. Bouasse - 1926 Méso-NH Initialisation d’un cas réel à partir d’un radiosondage Interpolation verticale Points de radio-sondage Grille du modèle Pierre Aumond De l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique Méso-NH Initialisation d’un cas réel à partir d’un radiosondage Interpolation verticale Points de radio-sondage Grille du modèle Pierre Aumond De l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique Introduction Théorie Méso-nH Expériences vs Simulations Conclusion / Perspectives Introduction Objectifs Approfondir les connaissances sur l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique Observer les performances du modèle Meso-nH à très fine échelle Observer la variabilité spatio-temporelle des champs acoustiques en milieu extérieur Alimenter le travail normatif Améliorer la prise en compte des paramètres micro-météorologiques dans les modèles de propagation acoustique Pierre Aumond De l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique De L’influence de la Météorologie sur la Propagation Acoustique Etude Numérique Pierre Aumond Date Evenements – x ème année de thèse Directeur de thèse : M. Bérengier Encadrants : • LCPC : B. Gauvreau • Météo France : C. Lac / V. Masson Eléments théoriques Couche limite atmosphérique •« Zone où la présence de la surface de la terre affecte directement les paramètres météorologiques » G. de Moor , 2006 • Couche Limite Atmosphérique (C.L.A.) ~1 km • Propagation acoustique dans la Couche Limite de Surface (C.L.S) ~100 m • Zone où l'écoulement est turbulent Pierre Aumond De l’influence de la météorologie sur la propagation acoustique Chap 1 Chap 2 Chap 3 Chap 4 Titres Sous titres Remarque importante Texte normal / équations Liste • Un • Deux • Trois Très important Pierre Aumond Titre de la présentation Chap 5
