R és er v o ir v ég ét a ti o n ( g /m 2 )
Fig. 3.4: Réservoir d'eau liquide de la végétation ; état réel (ligne noire) et simu- lations (en couleur) du jour 3 de 9 à 12h. Simulations prenant en compte l'assimilation du réservoir d'eau liquide de la végétation.
La principale di culté de l'assimilation du réservoir d'eau liquide de la végé- tation réside dans le fait qu'il n'existe aucune observation, directe ou indirecte, de ce paramètre. Par conséquent, nous sommes obligés d'utiliser la valeur donnée par l'ébauche. La gure 3.4 présente les valeurs initiales et prévues, ainsi que l'état réel,
II. Résultats 49 du réservoir d'eau liquide de la végétation, après la modi cation de l'initialisation de ce réservoir. Les valeurs initiales et prévues sont beaucoup plus proches de l'état réel que précédemment. Cette amélioration se répercute sur les valeurs du ux de chaleur latente initiales et prévues ( gure 3.5). Les simulations utilisant des obser- vations parfaites sont maintenant très proches de l'état réel de l'atmosphère.
Fig. 3.5: Flux de chaleur latente entre le sol et le premier niveau de l'atmosphère ; état réel (ligne noire) et simulations (en couleur) du jour 3 de 9 à 12h. Simulations prenant en compte l'assimilation du réservoir d'eau liquide de la végétation.
La gure 3.6 présente l'impact de la modi cation pour une simulation parti- culière. Les plus grandes valeurs du réservoir d'eau liquide de la végétation après modi cation entraînent une augmentation du ux de chaleur latente, qui empêche la dissipation du brouillard. Ce réservoir d'eau a un impact important sur les simu- lations uniquement pour quelques situations particulières, en matinée après le lever du soleil lorsque du brouillard est présent. Pour les autres simulations, comme le montre la gure 3.1, il a peu d'impact sur les simulations.
II Résultats
L'objectif de l'évaluation de l'apport de chaque composant du système d'ob- servations locales est de déterminer s'il est possible de faire fonctionner la chaîne
Fig. 3.6: Simulation débutant le jour 3 à 11h ; eau liquide prévue en fonction de l'échéance et de l'altitude, avant la modi cation de l'initialisation du réservoir d'eau liquide de la végétation (gauche) et après (droite).
cobel-isba avec un jeu d'observations réduit. En fonction des économies possibles sur l'installation et la maintenance du système d'observations locales, l'installation de cobel-isba serait alors possible sur de nombreux aéroports de taille moyenne.
La méthode employée est d'estimer de façon quantitative et qualitative la dé- gradation des conditions initiales et de la prévision des situations de brouillard si l'on enlève un composant du système d'observations locales. Par ailleurs, la station météorologique comporte un mât de 10 m utilisé pour mesurer la direction et la force du vent. On peut alors imaginer installer des capteurs d'humidité et de température sur ce mât et obtenir ainsi un mât de mesures de 10 m, qui pourrait remplacer le mât de mesure de 30 ou de 45 m selon les sites. Le mât de mesure est en eet le composant le plus onéreux du système d'observations locales.
A n de mieux déterminer l'impact des observations sur les conditions initiales et sur les prévisions, le travail a été mené avec les observations simulées des situations NEAR-FOG et FOG. Ceci a également permis d'évaluer la qualité de l'algorithme qui estime l'épaisseur du brouillard ou du stratus à l'initialisation, et de comparer la performance de cet algorithme par rapport à l'emploi des données d'un sodar parfait donnant la hauteur exacte du sommet de la couche de nuage. Le sodar n'est
II. Résultats 51 actuellement pas disponible de façon opérationnelle sur les sites aéroportuaires ; cette étude donne donc une idée de l'apport potentiel d'observations provenant de cet instrument. La plupart des expériences ont ensuite été eectuées en utilisant des observations réelles, en utilisant un jeu d'observations de 3 mois couvrant la période du 1/11/2004 au 31/01/2005. Ceci a permis de valider les résultats obtenus avec des observations simulées.
Pour toutes les situations (NEAR-FOG, FOG, observations réelles), la simulation de référence, appelée REF, est celle qui utilise le système d'observations locales tel qu'installé à Paris-Charles de Gaulle. La situation NEAR-FOG est utile pour étudier le refroidissement nocturne et l'apparition de ns brouillards radiatifs en n de nuit. Les expériences suivantes ont été réalisées pour cette situation :
MAST10 : Un mât de 10 m est employé au lieu du mât de 30 m, avec des mesures de température et d'humidité à 1,5 et 10 m ;
NOMAST : Aucun mât de mesure n'est employé. Les seules observations de température et d'humidité proviennent alors de la station météorologique, à 2m de hauteur ;
NOSOIL : Les mesures de température et de contenu en eau du sol ne sont pas utilisées. La température de surface, donnée par la station météorologique, ainsi qu'une valeur arbitraire de contenu en eau du sol, sont utilisées pour ini- tialiser isba lors de la première simulation. Les simulations suivantes utilisent l'ébauche isba pour initialiser les pro ls de température et de contenu en eau dans le sol. Le système d'observation atmosphérique de référence est par ailleurs utilisé dans sa totalité.
Les mêmes expériences ont été réalisées pour la situation FOG. Des expériences supplémentaires ont également été réalisées :
NORAD : Les observations de ux radiatifs à 2 et 45 m ne sont pas utilisées. La hauteur de la couche de brouillard est alors arbitrairement xée à 25m au- dessus du sol. En cas de stratus, l'épaisseur du nuage est xée arbitrairement en fonction du niveau de la base. Elle croît de 30 à 300m (soit la diérence entre deux niveaux verticaux au sommet du domaine) avec l'altitude de la base du nuage ;
SODAR : Le système d'observations locales de référence est utilisé en entier, avec en plus les observations d'un sodar supposé parfait, qui donne la hauteur exacte du sommet de la couche de nuage. L'algorithme qui estime l'épaisseur de la couche initiale de nuage est alors utilisé pour estimer le contenu en eau liquide initial du nuage, en utilisant la hauteur du sommet du nuage donnée par le sodar ;
SODAR_NORAD : On utilise les observations d'un sodar supposé parfait, sans utiliser les observations de ux radiatifs à 2 et 45 m. Le contenu en eau
liquide du brouillard est alors arbitrairement xé à 0,2 g/kg, comme dans le cas de référence.
Toutes ces expériences, exceptées SODAR et SODAR_NORAD ont également été eectuées en utilisant des observations réelles. Pour ce faire, des observations de la période du 1/11/2004 au 31/01/2005 ont été utilisées, ce qui représente un nombre théorique d'environ 2200 simulations. En pratique, il n'y a qu'environ 2000 simulations où le système d'observations locales a été disponible en totalité (sans manque au niveau des observations).