Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEP

Implémentation et évaluationImplémentation et évaluation du code RRTM_SW du code RRTM_SW

du CEP du CEP

O. Thouron, I. Bahou, J. Leduc, C. O. Thouron, I. Bahou, J. Leduc, C. Canac, C. Lac, J. L. Brenguier, F. Canac, C. Lac, J. L. Brenguier, F.

Couvreux.Couvreux.

Initialement:

LW et SW: MORC

Suivi de:

LW: MORC ou RRTM

SW: MORC

Aujourd’hui:

LW: MORC ou RRTM

SW: MORC ou RRTM

Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du Implémentation et évaluation du code RRTM_SW du CEPCEP

⇒ extinction du signal incident caractérisée par

Milieu diffusant et/ou

absorbant

I0

+I

Rayonnement diffusé

vers le bas


MORC

Angle zénithal effectif

6 bandes spectrales


absorbant

I0

+I


vers le bas

Note de centre METEO

France, 2007, n°28.


MORC RRTM

Angle zénithal effectif

6 bandes spectrales

Ordonnées discrètes:

Séparation du rayonnement diffus

et du direct

14 bandes spectrales


absorbant

I0

+I


vers le bas


Couplage:Passage de 6 bandes à 14 bandes:- albédo de surface: problème dans les sources du centre européen au niveau de la matrice qui assure ce passage- propriétés optiques des nuages: deux options possibles à

choisir dans la namelist CBAND- Anciennes paramétrisation: même matrice que

pour l’albédo de surface: CBAND= MORC- Paramétrisations pour 14 bandes: CBAND=RRTM

• FOUQ équivaut à un passage de 6 à 14 bandes

• 1 moment: paramétrisation sur 14 bandes inutile (Cf AMA 2007)

Recouvrement nuageux- Inexistant dans les sources du CEP: ajout dans l’interface

de Méso-NH du recouvrement maximum aléatoire


Choix du schéma radiatif:CLW=‘MORC’ ou ‘RRTMCSW=‘MORC’ ou ‘RRTM’

Si CSW=‘RRTM’:CBAND=‘MORC’ ou ‘RRTM’

Valeurs par défaut:CLW=‘RRTM’; CSW=‘MORC’; CBAND=‘MORC’


Evaluer pour 3 situations:

• Stratocumulus marin: Cas FIRE (14 juillet 1987-Island)•Cas utilisé pour évaluer MORC-SW vs SHDOM:

- absorption dans le nuage correct- flux au sol surestimé

cf note de centre de METEO-France, 2007, n°28

• Couche limite convective sèche: Cas Niamey (5 juin 2006-Niger):

- évaluer l’apport de la discrétisation en 14 bandes spectrales sur la diffusion moléculaire

- Intéraction rayonnement – particules d’aérosols

• Cumulus sur continent: basé sur le cas ARM du (21 juin 1997) :Cas partiellement nuageux: couplage des différents impacts


FIRE

NIAMEY

ARM

1D LES

Dx=Dy=2,5km

Dz=10m

Dx=Dy=10kmDz=variable

Dx=Dy=2.5km

Dz=40m

2,5km*2,5kmDx=Dy=50m

Dz=10m

10km*10kmDx=Dy=100

mDz=variable

2.5km*2.5kmDx=Dy=100

mDz=40m


FIRE

NIAMEY

ARM

1D LES

ICE3EDKFBL89

PPM_01

ICE3EDKFBL89

PPM_01

ICE3NONEDEAR

PPM_01

ICE3EDKFBL89

PPM_01

ICE3NONEBL89

PPM_01

ICE3NONEDEAR

PPM_01

ICE3NONEDEAR

PPM_01


FIRE:FIRE:Stratocumulus marinStratocumulus marin


48h 48h 48h

Taux de Réchauffement: K.h-1

Rapport de mélange en eau liquide: g.m-3

Flux vertical WTHVmK/s

MORC 1DMORC 1D

RRTM 1DRRTM 1D

2km

700 m

Taux de Réchauffement: K.h-1



24h 24h 24h

RRTM LESRRTM LES

MORC MORC LESLES

Comparaison MORC-SW vs SHDOM:

bonne estimation du chauffage radiatif dans le nuage

2km

700 m

MORC_1DMORC_1DRRTM_1DRRTM_1D

MORC LESMORC LESRRTM LESRRTM LES

Temps (h)

LWP (

kg.m

-2)

Pas d’impact sur le cycle diurne du LWP alors que le choix des propriétés optiques est capital.


Comparaison MORC-SW vs SHDOM surestimation des flux au sol

MORC LESMORC LESRRTM LESRRTM LES

MORC_1DMORC_1DRRTM_1DRRTM_1D


LW MORC

LW RRTM


2km

800 m

NIAMEY:NIAMEY:Couche limite convective Couche limite convective

sèchesèche



48h 48h 48h

Rapport de mélange en glace: g.m-3 Fraction nuageuse

MORC 1DMORC 1DNO AERNO AER

RRTM 1DRRTM 1DNO AERNO AER

20 km

8 km

Température potentielle: K

48h 48h 48h


Taux de RéchauffementK.h-1

MORC 1DMORC 1DNO AERNO AER

RRTM 1DRRTM 1DNO AERNO AER

20 km

8 km

MORC 1DMORC 1D

RRTM 1DRRTM 1D

Evolution de la couche limite inchangée


48h 48h 48h


MORC 1DMORC 1DAVEC AERAVEC AER

RRTM 1DRRTM 1DAVEC AERAVEC AER

20 km

8 km


48h 48h 48h

MORC

RRTM



MORC 1DMORC 1DAVEC AERAVEC AER

RRTM 1DRRTM 1DAVEC AERAVEC AER

20 km

8 km

---- MORC 1D avec AER---- MORC 1D avec AER

---- RRTM 1D avec AER---- RRTM 1D avec AER

RRTM: pas d’impact radiatif des poussières désertiques sur l’évolution de la couche limite


48h 48h 48h


MORC MORC LESLES

NO AERNO AER

RRTM LESRRTM LESNO AERNO AER

20 km

8 km


48h 48h 48h



MORC MORC LESLES

NO AERNO AER

RRTM LESRRTM LESNO AERNO AER

20 km

8 km

MORC LES NO MORC LES NO AERAERRRTM LES NO RRTM LES NO AERAER

Evolution de la couche limite inchangée

Pas de tests en LES avec aérosols

car problème de couplage

ARM:ARM:CumulusCumulus


Température potentielK

48h 48h 48h

Rapport de mélange en eau liquide: g.m-3 Fraction nuageuse

MORC 1DMORC 1D

RRTM 1DRRTM 1D

4km

2km

Flux descendantsW.m-2

48h 48h 48h

Flux montantsW.m-2


MORC 1DMORC 1D

RRTM 1DRRTM 1D

4km

2km

24h 24h 24h

Température potentielK

Rapport de mélange en eau liquide: g.m-3 Fraction nuageuse

RRTM LESRRTM LES

MORC MORC LESLES

4km

2km

Flux descendantsW.m-2

24h 24h 24h

Flux montantsW.m-2


RRTM LESRRTM LES

MORC MORC LESLES

4km

2km

8h 15h

20h 24h

RRTM LESRRTM LESMORC MORC LESLES

MORC 1DMORC 1D RRTM 1DRRTM 1D



Énergie cinétiquem2.s-2

24h24h

MORC 1DMORC 1D MORC MORC LESLES

Mauvaise représentation de la l’évolution de la couche limite de

nuit en 1D4km

2km

4km

2km

• Apport de RRTM-SW: - pas d’apport constaté- résultat en accord avec Morcrette et al, 2008 (MWR): amélioration principalement due à au schéma de recouvrement MCICA et des paramétrisations des propriétés optiques.- vu l’étude précédente MORC vs SHDOM: Dégradation dans le calcul des flux au sol et dans l’absorption nuageuse. A confirmer via une étude plus complète

• Temps de calcul:- RRTM 2 fois plus coûteux

Recommandation pour de futures mises à jour:- Pb dans la matrice de passage de 6 à 14

bandes,- Correction de débordement de tableau.


•Couplage et codage à finaliser:- Aérosols pour les simulations 3D- Prise en compte par RRTM des aérosols- Codage du recouvrement aléatoire et maximum - Nettoyage et révision des interfaces entre Méso-NH et les schémas de transfert radiatif

• Couplage SURFEX:- Préférable de fournir en entrée de SURFEX directement le flux net à la surface.

• Coupler MCICA avec MORC-SW

• Tester l’approche de Pincus and Stevens 2009: calcul dans un nombre restreint de colonne nuageuse


Et mon intervention Et mon intervention s’arrête làs’arrête là

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