Modélisation couplée - Innovons La Réunion
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Modélisation de l'atmosphère sur l'Océan Indien. Notions et illustrations P. Tulet, directeur du LACy Introduction sur la modélisation de l'atmosphère Principes de la modélisation météorologique et climatique Grille de calcul Mise en équation Observation du système terre Codage informatique Cycle de Sisyphe Analyse et évaluation Calcul numérique Evolution de la capacité numérique Electronic Numerical Integrator Analyser and Computer (ENIAC, 1946) 1er ordinateur pouvant être programmé pour résoudre des problèmes de calculs 385 multiplications/sec Appliqué à des simulations de l'évolution de l'atmosphère publiés en 1950 par Charney, Fjørtoft et von Neumann. Evolution de la capacité numérique Depuis une trentaine d'année, doublement de la puissance tous les 18 mois. 2015, calculateur du mésocentre Clément Ader est a 2.7 pétaFlops (1015 opérations/sec) Deux familles : modèles de climat ou de prévision du temps Modèles de climat Modèles de prévision du temps Mois à centaine d'années Échelle de temps Minute à une dizaine de jours Globaux : 100/300km, 30 niv Régionaux : 50/10 km, 40 niv Résolution Globaux : 25/15km, 60/70 niv Méso-échelle : 2km/100m, 70/100 niv 30 min / 3h Pas de temps (calcul) 1 min / 0.5 sec Nombreux processus sous-maille, paramétrés Doit résoudre les grands équilibres du système terre et à différentes échelles de temps Calcule les évolutions moyennes et tendances climatiques (température, précipitations, ozone,...) Nombreux processus résolus (nuages, turbulence, convection,..) Importance de l'état initial (observations) Calcule la prévision du temps sensible (nuages, vent, convection, chimie hétérogène,...) Sensibilité des modèles numériques de prévision Importance de l'état initial Béjisa (30/12/14) Hauts : 1000 mm de précipitations et 180 km/h de vent Bas : 100-300 mm de précipitations et 110 km/h de vent AROME, sans assimilation La Réunion Réunion La Réunion La Réunion AROME, avec assimilation 3DVar La Réunion La Réunion Importance de renforcer les observations assimilables sur l'OI (micro-onde, GPS..) Importance de la résolution ALADIN AROME MesoNH Importance de la résolution Cas de Janvier 2010 Importance des processus physiques ex. Modification de la vitesse de chute des cristaux sur un cyclone idéalisé 18 hPa Même trajectoire ~ 2.4 éclairs/min Pression augmentée de 18 hPa ~ 0.03 éclairs/min Diminution de la vitesse des vents dans le mur de l’œil ~ 40 km / h Modification de la charge électrique et du taux d'éclairs Nouvelle génération : les modèles couplés Modélisation couplée : couplage océan-atmosphère AROME – modèle atmosphère Qsol,Qnet, E-P,τu,τv SURFEX OASIS NEMO – modèle océanique SST,Us,Vs Modélisation couplée : couplage océan-atmosphère Trajectoire : Importance des la météorologie synoptique/régionale Importance de l'assimilation (observations) Modélisation couplée : couplage océan-atmosphère Défi actuel : intensité cyclone => processus physiques et couplage OA Pression min Rayon de vent max Best track AROME (2.5km) sans Océan 1D AROME (2.5km) avec Océan 1D ALADIN (9 km) Température de la mer Vitesse de vent max ECMWF (15km) Prochaine étape : Couplage avec modèle océan 3D (NEMO, MARS3D) Modélisation couplée : couplage atmosphère-lave Température surface lave Flux de chaleur sensible lave Modélisation couplée : couplage atmosphère-lave CALIPSO (lidar aerosol) Modélisation couplée ~ 500 µg/m3 ~ 2000 µg/m3 Avec lave Conforme aux obs de l'ORA Modélisation couplée : couplage atmosphère-lave Différence modèle sans lave – avec lave Convection moins développée (sous l'inversion des Alizés) ~ - 500 µg/m³ (pas de soufre) Sans lave ~ 50 000 µg/m³ (25 fois trop) Une petite animation pour conclure
