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SUJETS DE THESE 2009 Interaction entre convection nuageuse et circulation de grande échelle dans les tropiques : de la compréhension fondamentale à la réduction des incertitudes en prévision climatique Sujet n°: Candidat : Remarque: Directeur de Thèse : Hervé Douville HDR : Oui Autres encadrants Gilles Bellon, co-directeur, [email protected] en collaboration avec le Laboratoire de Météorologie Dynamique (UPMC, Paris) Situation du sujet de recherche par rapport aux axes prioritaires de recherche définis par Météo-France : Thème « Etude du climat et du changement climatique » Objectifs poursuivis, méthodologie envisagée : La simulation de la convection nuageuse et donc des nuages et des précipitations tropicales est un des principaux points faibles des Modèles de Circulation Générale (MCG). Cette faiblesse limite leur potentiel d’utilisation pour les prévisions de pluie à l’échelle saisonnière (du printemps à l’été, par exemple) ou les prévisions d’impact du changement climatique. En particulier, les nuages tropicaux ont été identifiés comme une des sources d’incertitude majeures dans les scénarios climatiques du GIEC. L’objectif de cette thèse est donc de mieux comprendre la convection nuageuse dans les tropiques, et les rétroactions dynamiques qui contribuent à l’émergence des circulations tropicales et de leur variabilité. La méthode utilisée vise à comprendre le fonctionnement des modèles de façon à fournir des pistes de travail pour leur amélioration. Pour ce faire, on utilisera dans le cadre de cette thèse les MCG Arpège et LMDz en configuration simplifiée dite «aquaplanète» (Terre couverte d’eau), de façon à comparer les comportements fondamentaux de ces modèles. Ce projet de thèse s’articule avec le projet international CMIP5 (prochaines simulations du GIEC) et avec un projet européen récemment soumis au FP7 (EUCLIPSE), qui prévoient également l’utilisation d’une approche aquaplanète, notamment pour comprendre les processus nuageux à l’origine des différences inter-modèles. Dans le cadre de cette thèse, on s’attachera plus particulièrement à : - Comprendre l’interaction modélisée entre convection nuageuse et circulation de Hadley dans Arpège et LMDz. Cette interaction détermine la taille et la position de la bande de pluies équatoriales, la Zone de Convergence Intertropicale (ZCIT). Un des problèmes systématiques des MCG est le dédoublement de cette bande dans l’Est des bassins océaniques (le ‘syndrome’ de double ZCIT). De récents travaux ont pu montrer qu’un même MCG peut représenter divers régimes de circulation selon les conditions imposées en surface. On analysera les mécanismes qui déterminent les caractéristiques de ces régimes (nombre, taille et position des ZCIT, distribution de nuages bas) et des transitions entre régimes. - Analyser la représentation des nuages dans Arpège et la comparer à celle des autres modèles du projet EUCLIPSE. Au delà de la climatologie, on étudiera la signature nuageuse (en terme de types de nuages, forçage radiatif et précipitations) des modes naturels de la variabilité climatique tropicale tels que l’Oscillation de Madden-Julian (intra-saisonnier), et l’impact de la représentation des nuages sur la capacité des modèles à simuler ces modes. Des études de sensibilité du modèle seront menées pour comprendre le comportement des paramétrisations de la convection et des nuages. L’accent sera mis sur la compréhension des mécanismes dans le climat présent, et leur simulation par les MCG. L’intercomparaison entre modèles au sein du projet EUCLIPSE devrait permettre de suggérer des pistes d’amélioration des MCG. Ce projet de thèse permettra au doctorant de se familiariser avec les grands chantiers de la modélisation du climat et de développer une forte compétence en météorologie tropicale. Ce sujet s’inscrit aussi dans une démarche d’amélioration des MCG axée sur les processus climatiques qui parvient aujourd’hui à un stade de maturation avec le montage du projet européen EUCLIPSE et l’utilisation de nouveaux instruments spatiaux fournissant des informations précises et tri-dimensionnelles sur les nuages. L’utilisation des deux MCG français permettra aussi de renforcer la collaboration entre le CNRM et l’IPSL et de favoriser l’insertion professionnelle du doctorant.
