Choix des variables pour le guidage

Dans la section précédente on a choisi de guider le vent horizontal pour contrain-dre la circulation synoptique. La vitesse verticale est aussi indirectement guidée via l'équation de continuité. On regarde ici quelle serait la réponse du modèle en guidant en plus par la température (T) d'une manière identique au guidage des champs de vents horizontaux (u,v).

Les diérentes sensibilités sur τ dans la section précédente nous ont permis de guider le modèle LMDZ avec un pas temps de relaxation de 3 heures. Dans cette partie, le guidage concerne les variables u, v et la température atmosphérique (T) sur toute l'atmosphère du modèle. Les résultats des simulations obtenues en représentant les diérentes composantes du cycle de l'eau seront évalués par rapport

74 4.3 Choix des variables pour le guidage à la simulation de référence "guide 3hr" qui est ici dans cette partie du document renommée en "guide u,v" et la simulation guidée en plus en température est appelée "guide u,v,T".

Figure 4.12  Précipitations (mm/jour), TB (K) et FTH (%) en moyenne sur la saison de mousson 2006 pour les simulations "guide u,v" et "guide u,v,T".

Sur la gure 4.12, on représente les précipitations en moyenne journalière, les températures de brillances et les champs FTH, en moyenne sur les 4 mois de la saison de mousson 2006 en Afrique de l'Ouest, à comparer aux gures 4.1, 4.5 et 4.9.

Les champs de précipitations dans cette version du modèle LMDZ présentent une ZCIT beaucoup trop étalée dans l'espace, s'étendant en particulier trop au Nord sur le Sahara.

Les champs moyens de température de brillance présentent aussi des biais chauds par rapport à la version "guide u,v" et par rapport aux observations au niveau des régions de la ZCIT. Dans les régions de subsidences les TB sont plus froides que par rapport à la simulation de référence "guide u,v". La gure 4.13 montre les prols de la fraction nuageuse et les quantités d'eau liquide et de glace au niveau de la latitude 10W et 25N sur le Sahara qui est une région de sécheresse où la couverture nuageuse est presque inexistante et les précipitations rares. A cette latitude la version du modèle LMDZ "guide u,v,T" simule des quantités de nuages assez importantes et les températures de brillances sont plus froides que dans la version "guide u,v".

Figure 4.13  Evolution temporelle de TB (K) de LMDZ (ligne continue ne) et MSG (ligne continue épaisse) et des précipitations (mm/jour) de GPCP (ligne en tireté épaisse) et du modèle LMDZ (ligne en tireté ne), prols de la fraction nuageuse en % (clouds fraction) et les prols d'eau liquide et de la glace (g/kg) représentés en lnq (Ice Water Path + Liquid Water Path). A gauche la simulation "guide u,v" et à droite la simulation "guide u,v,T" sur la latitude [10W ; 25N].

76 4.3 Choix des variables pour le guidage Les champs moyens de FTH sur la saison de mousson 2006 sont particulièrement secs par rapport à la version de référence mais aussi par rapport aux observations satellitaires. La ZCIT est très mal simulée dans cette version de LMDZ. D'autre part l'absence de nuages constatée dans les régions de la ZCIT, explique en partie le biais sec. Dans les régions de subsidence, on a montré sur un cas d'étude (cf. gure 4.13) que cette version du modèle LMDZ avait tendance à mettre des couches épaisses de nuages dans la moyenne troposphère.

La gure 4.14 représente les prols d'humidité relative du modèle LMDZ "guide u,v" et "guide u,v,T", comparés aux observations de radiosondages sur Dakar et Niamey, en moyenne sur toute la saison 2006. Les prols montrent que LMDZ simule assez bien les humidités relatives dans les premières couches de l'atmosphère jusqu'à 600 hPa. Sur la station de Dakar, le biais humide est de l'ordre de 10%, tandis que sur Niamey, la version "guide u,v,T" simule de bonnes valeurs moyennes de RH sur le premier niveau près de la surface. Sur la haute atmosphère, les prols moyens d'humidité relative simulés par les deux versions de LMDZ sont secs par rapport aux observations en particulier sur les niveaux compris entre 500 et 300 hPa. A ces altitudes, les valeurs moyennes de RH sont mal simulées dans "guide u,v,T" et sont largement plus sèches que dans "guide u,v".

Conclusion

On montre avec ce guidage que la couverture nuageuse disparaît au niveau des régions convectives. Tandis que dans les régions de subsidences on note la présence d'une certaine épaisseur de couche nuageuse à la moyenne troposphère qui humidie ces régions "sèches".

En principe, l'humidité relative dans l'atmosphère est fortement dépendante de la température atmosphérique via la relation de Clausius Clapeyron (Voir Annexe A). Les champs de températures simulés dans LMDZ sont en très bon accord avec ceux obtenus dans ERAI. Les tendances physiques du modèle LMDZ représentées sur la gure 4.15 montrent des diérences entre les deux types de simulations. Les prols sont en moyenne sur la saison de mousson 2006 sur la station de Niamey. Les tendances sont celles liées à la paramétrisation physique et à la paramétrisation

Figure 4.14  Prols moyens de RH (%) sur la saison de mousson 2006 des ra-diosondages de AMMA (trait plein et carré) et des deux versions du modèle LMDZ, "guide u,v" (tirets) et "guide u,v,T" (points et tirets) sur les stations de Dakar et Niamey.

78 4.3 Choix des variables pour le guidage convective pour les deux versions "guide u,v" et "guide u,v,T". On montre que la convection dans "guide u,v" a comme eet un assèchement des basses couches de l'atmosphère. Et au niveau de la troposphère la convection entraîne une libération de chaleur latente qui rechaue l'atmosphère et augmente l'humidité dans ces ré-gions. En eet, en guidant le modèle en plus avec les champs de température, les tendances physiques du GCM indiquent un refroidissement au niveau de la tro-posphère. Ce qui se traduit par une dimunition de l'intensité de la convection et par conséquent assèche l'atmosphère du modèle. Et les tendances physiques du modèle LMDZ montrent que cette diérence est due aux tendances radiatives. Le refroidissement radiatif est en fait plus grand dans "guide u,v,T" que dans "guide u,v".

Figure 4.15  Prols des tendances physiques en température (oC/jour) et humidité (g/kg/jour) du modèle LMDZ pour les versions "guide u,v" et "guide u,v,T" sur la station de Niamey en moyenne sur les 4 mois de la saison de mousson 2006.