Idealized wintertime cloud simulations as performed by Meso-NH
Le système dassimilation hybride Meso-NH/AROME Geneviève Jaubert CNRM-GAME/Météo-France and CNRS...
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Le système d’assimilation hybride Meso-NH/AROME
Geneviève Jaubert
CNRM-GAME/Météo-France and CNRS
Toulouse France
G.Jaubert Journées Meso-NH 2007 Toulouse
Introduction
Le système d’assimilation hybride a été construit pour• Doter le modèle méso-NH d’un module d’assimilation • Permettre les premiers tests du module d’assimilation du
futur modèle de prévision à l ’échelle convective AROME
Il a été validé sur 2 cas d’étude: les inondations du Gard en septembre 2002 et un cas de précipitations liées à un front froid durant MAP
G.Jaubert Journées Meso-NH 2007 Toulouse
Analyse
Ebauche
Observations
Analyse
Statistiques / observations
Analyse
3D-VAR
Analyse 3D/VAR ALADIN
Prévision
Arome
Statistiques d’erreurs Du modèle
Prévision
Meso-NH
Statistiques d’erreurs Du modèle
TransformationFichier spectral
Prévision
Aladin
Statistiques d’erreurs Du modèle
G.Jaubert Journées Meso-NH 2007 Toulouse
Prévision
Aladin
Statistiques d’erreurs Du modèle
Prévision
Arome
Statistiques d’erreurs Du modèle
Prévision
Meso-NH
Statistiques d’erreurs Du modèle
Analyse
Analyse 3D-VAR Aladin
TransformationFichier spectral
Prévision
Aladin
Prévision
Arome
Prévision
Meso-NH
TransformationFichier
+balance
Analyse 3D-VAR Aladin
Analyse 3D-VAR Aladin
G.Jaubert Journées Meso-NH 2007 Toulouse
Output modèle 1
Meso-NH
Statistiques d’erreurs modèle 1
Analyse: Meso-NH en modèles imbriqués
TransformationFichier spectral
Analyse 3D-VAR Aladin
Simulation
Output modèle 2
TransformationFichier spectral
Analyse 3D-VAR Aladin
Statistiques d’erreurs modèle 2
TransformationFichier
+balancel
Input modèle 1
Meso-NH
Simulation
Input modèle 2
TransformationFichier
+balancel
G.Jaubert Journées Meso-NH 2007 Toulouse
Assimilation: Interface Olive
Pour l’assimilation hybride: prep_experiment
interfacé à Olive
G.Jaubert Journées Meso-NH 2007 Toulouse
Analyse: opérateur d’observation
Ebauche
Observations
Analyse
Statistiques / observations
Analyse
3D-VAR
Assure la transformation de l’ensemble du modèle à l’ensemble des observationsDifficile à implémenter
Nécessite parfois des codes annexes lourds (par exemple RTTOVS pour les radiances satellites)
L’assimilation hybride utilise les opérateurs d’observations développés pour ARPEGE/IFS , ALADIN et AROME
G.Jaubert Journées Meso-NH 2007 Toulouse
Analyse: 3D-VAR ALADIN
Ebauche
Observations
Analyse
Statistiques / observations
Analyse
3D-VAR
Statistiques d’erreurs
du modèle (B)
Débiaisage des observations
Statistiques d’erreurs
d’observations (R)
Le calcul des statistiques nécessite une longue période d’assimilation.
Ces statistiques évoluent dans le temps difficultés pour une assimilation avec un modèle non opérationnel
Informations complémentaires
G.Jaubert Journées Meso-NH 2007 Toulouse
Les statistiques d’erreurs du modèle
Basées sur les covariances d’erreurs du modèle utilisées par l’analyse ALADIN
Domaine Mésoéchelle (maille 10 Domaine Mésoéchelle (maille 10 km)km):Statistiques d’ALADIN sauf en basses couches où les variances sont plus grandes sauf pour la partie rotationnelle du vent balance géostrophique réduite en basses couches
Profils verticaux des ecart-types d’erreurs du modèle
G.Jaubert Journées Meso-NH 2007 Toulouse
Les statistiques d’erreurs du modèle
Basées sur les covariances d’erreurs du modèle utilisées par l’analyse ALADIN
Domaine échelle convective Domaine échelle convective (maille 2.5 km)(maille 2.5 km):Portées horizontales d’ALADIN réduitesVariances plus grandes en basses couches
Profils verticaux des écart-types d’erreurs du modèle
Les écart-types calculés pour AROME sont plus proches de ceux d’ALADIN
G.Jaubert Journées Meso-NH 2007 Toulouse
Les inondations du Gard (8-9 sept.2002)
Altitude 700 hPaDomaine Mésoéchelle: maille 10 km
288x288 pts-40 niveaux
2000812:12 2000900:06
Alt 700 hPa -Precip 18h
Un système convectif mésoéchelle dans un flux synoptique quasi-stationnaire, à l’avant d’un système frontal
MCS stationnaire Pluies torrentielles >300 mm en 18 hours
Precip 18h Pluviomètres
Domaine d’échelle Convective:
Maille 2.5 km 288x288 pts-40 niveaux
Precip 18h (REF06)
Données utilisées: surface + radiosondages
Pression de surface, Temperature, Humidité, ventG.Jaubert Journées Meso-NH 2007 Toulouse
Période d’Assimilation : un ou deux modèles?
RUC 1h (06 UTC 12 UTC) 1(2) domaine(s) + Pévision
ETS 6 heures seuil 10 mm
Periode 1218 1800 0006 UTC
mesoscale RUC 0.22 0.02 0.25 _____
mesoscale Analysis 0.50 0.21 0.40 - - - - -
conv.scale RUC 0.04 0.02 0.40 _____
conv.scale Analysis 0.33 0.15 0.41 - - - - -
REF06 0.08 0.03 0.25 _____
REF12 0.03 0.27 0.26 _____
1218 UTC 1800 UTC 0006 UTC
La meilleure simulation: analyse à10 km pour les scores de précipitation, assimilation pour les scores aux données de surface
Temperature à 2m: scores
Humidité à 2m: scores
G.Jaubert Journées Meso-NH 2007 Toulouse
Precipitations cumulées sur 18 h
Pluviomètres
La plus mauvaise simulation
Assimilation 10+2.5 6h pas 1hLa meilleure simulation
Assimilation 10 km 6h pas 6h
Sans analyse mésoéchelle
Initialisation arpège 6 UTC)
La zone de précipitations intenses est toujours simulée, même si la localisation n’est pas toujours exacte
G.Jaubert Journées Meso-NH 2007 Toulouse
T2M sous le système convectif (15 UTC, To+3)
Grâce à l’assimilation des données de surface, la cold pool est mieux représentée dans une simulation initialisée avec une assimilation à méso-échelle
La meilleure simulation
Assimilation 10 km 6h pas 6h
La plus mauvaise simulation
Assimilation 10+2.5 6h pas 1h
Sans analyse mésoéchelle
Initialisation arpège 6 UTC
T2m Observations
Massif
central
Alpes
G.Jaubert Journées Meso-NH 2007 Toulouse
Assimilation: Coût
G.Jaubert Journées Meso-NH 2007 Toulouse
Aladin Arome Meso_NH
10 km
Meso_NH
2.5 km
Analyse 35 14 44 24
Prévision
3 h
12 60 950
Total
Cycle 6h
129 160 2104
Total cycle 6h
289 2104
Une autre alternative: Initialiser les simulations Meso-NH à partir d’une assimilation ALADIN ou AROME
Unité: minute CPU sur Tora
Cas du 6 septembre 2005: Meso-NH / AROME
RADAR NIMES
Pluviomètres Arome assimilation
Meso NH init Aladin
Meso NH init Arpege
G.Jaubert Journées Meso-NH 2007 Toulouse
Conclusion
Impact important de l’assimilation des données de surface sur le biais de température et d’humidité
Une assimilation à l’échelle 10km/2.5 km améliore (en général) la prévision (à courte échéance)
Des statistiques adaptées sont nécessaires. Le coût des simulations Méso-NH empêche d’utiliser l’assimilation
hybride sur de longues périodes, pourtant indispensable pour valider un système d’assimilation
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