TB simulées sont en moyenne moins variables que celles observées par AMSU, mais que les TB à 150 GHz peuvent tout de même être utilisées pour déterminer le contenu intégré en glace. La gure montre ensuite que les TB simulées pour SSM/I, sont trop faibles à 85 GHz. Ces TB ne sont pas observées à cause de la résolution plus faible des satellites et doivent donc être enlevées de la base de données. En n, les TB et les modi cations de polarisation sont bien représentées à 37 GHz. Ceci permet d'utiliser la combinaison 37 − 85 GHz pour la détection des précipitations.
Ainsi, quelle que soit la fréquence, les distributions de TB sont bien simulées. Cette bonne adéquation des TB simulées et observées permet, d'une part, de supposer que les nuages et les contenus intégrés en hydrométéores sont bien représentés, et ainsi de valider la base de données, et d'autre part, de pouvoir obtenir des scores signi catifs lors de l'évaluation quantitative de ces champs.
3.3 Des couvertures nuageuses fragmentées
L'évolution des caractéristiques de la couverture nuageuse au cours d'une journée a été étudiée sur les quatre situations dont la simulation a une durée de 24 heures.
3.3.1 Points nuageux
La gure 3.3 permet de comparer l'évolution temporelle de l'occurrence des points nuageux observés et simulés pour les quatre simulations de 24 heures.
Dans les observations (Figure 3.3, droite), l'augmentation arti cielle de la taille de la maille, en les regroupant par zones de 3 × 3 ou 5 × 5 points de grille (soit 30 × 30 ou 50×50 km2), engendre une augmentation du nombre de points considérés comme nuageux.
Cette augmentation est plus faible pour le cas RHIN, du fait de sa couverture nuageuse plus homogène. Le nombre de points nuageux est plus élevé pour le cas RHIN que pour les
Fig. 3.3 Nombre de points nuageux simulés (gauche) et observés (droite) en fonction de la zone de comparaison (trait plein 1 × 1, pointillés 3 × 3 et 5 × 5 mailles)
autres cas. La variation importante de ce nombre (×2, soit +5000 : variation maximale en 24 heures), en cours de période, est liée à la progression du front, qui traverse le modèle d'Ouest en Est. Il en est partiellement de même pour le cas MUNIC, pour lequel la ligne orageuse traverse également le modèle d'Ouest en Est. Cependant, pour ce cas, l'augmen- tation rapide du nombre de points nuageux l'après-midi (×1, 5, soit +3000 entre 12 UTC et 18 UTC) correspond aussi à la période du développement maximal de convection. En n, cette variation (respectivement ×1, 5 soit +2000 et ÷2 soit −4000 : variation maximale en 24 heures) pour les cas stationnaires HOEK et ELBE caractérise leur développement propre à l'intérieur du domaine, en l'absence de toute propagation.
Les simulations (Figure 3.3, gauche) reproduisent de manière assez réaliste le nombre de points nuageux et son évolution. De même que dans les observations, la situation hivernale de front froid RHIN est plus nuageuse que les autres, le cas HOEK a un nombre de points nuageux assez constant, et le cas ELBE voit son nombre de points nuageux diminuer. Le cas MUNIC ne voit son nombre de point nuageux augmenter que très légèrement à cause d'un manque de convection l'après-midi. On retrouve également une augmentation du nombre de points nuageux avec la taille de la zone de comparaison, qui est, à l'instar des observations, la plus faible pour le cas RHIN. Cependant, pour les situations estivales HOEK, ELBE et MUNIC, le nombre de points nuageux simulés est inférieur à celui observé, alors que c'est
3.3 Des couvertures nuageuses fragmentées
le contraire pour la situation hivernale RHIN. Les diérences entre la situation RHIN et les autres dans les observations sont plus faibles que dans les simulations. Jusqu'à l'échéance de 6 UTC, soit après les six premières heures de simulation, la diérence entre simulation et observation peut être liée à la période de spin-up du modèle, alors qu'au delà les diérences sont dues à une mauvaise représentation des nuages dans le modèle.
3.3.2 Cellules nuageuses et parcelles de ciel clair
A n d'évaluer la qualité de la structure nuageuse observée et simulée, les notions de cellules nuageuses et de parcelles de ciel clair, telles que celles dé nies pour le score de morcellement, sont utilisées dans les gures 3.4 et 3.5.
La gure 3.4 permet d'illustrer la comparaison entre systèmes nuageux observés et simulés. Malgré un plus grand nombre de systèmes simulés, elle montre le réalisme certain de la simulation quant à la forme et à la position des systèmes nuageux principaux.
Fig. 3.4 Exemple de détermination des cellules nuageuses simulées (à gauche) et observées (à droite) pour le cas de l'ELBE à 06 UTC. Les valeurs associées aux échelles de couleur sont arbitraires.
La gure 3.5 montre l'évolution temporelle du nombre de structures nuageuses (à gauche) et de parcelles de ciel clair (à droite), observées et simulées. Dans les observa-
Fig. 3.5 Nombre de cellules de ciel nuageux et de ciel clair observés (pointillé) et simulés (traits pleins) pour les cas ELBE (rouge), MUNIC(noir), RHIN (bleu), HOEK (vert).
tions, le nombre de cellules nuageuses a tendance à présenter une variation semi-diurne disymétrique, avec deux maxima à 12 UTC et à 21 UTC, et deux minima à 6 UTC et 15 UTC. Cette variation a une amplitude très faible pour le cas de la dépression station- naire HOEK. L'organisation compacte du front froid du cas RHIN se traduit bien par un nombre de cellules nuageuses inférieur à celui des autres cas. Le nombre de parcelles de ciel clair est toujours supérieur à celui de cellules nuageuses. Il varie indépendament du nombre de cellules nuageuses et ne présente pas de variation semi-diurne. Toutefois, il a tendance à diminuer l'après-midi.
Dans la simulation, le nombre de cellules nuageuses a tendance à augmenter avec le temps, et devient rapidement supérieur à celui observé. La variation diurne n'apparaît plus. Le cas RHIN a le nombre de cellules simulées le plus faible. À partir de 15 UTC, heure propice au développement de la convection, le nombre de cellules nuageuses diminue dans le cas RHIN, contrairement aux autres cas. Seul le cas MUNIC (le plus récent) présente des valeurs simulées assez proches de celles observées. L'ordre entre les situations n'est plus
3.3 Des couvertures nuageuses fragmentées
le même dans l'observation et la simulation : le cas ELBE est celui contenant le plus de cellules nuageuses dans la simulation, alors que le cas MUNIC est le plus nuageux dans l'observation. Hormis pour les premières échéances, correspondant au temps de spin-up, seuls les cas RHIN et MUNIC ont ponctuellement un nombre de cellules nuageuses simulées inférieur à celui observé.
3.3.3 Morcellement
Fig. 3.6 Scores de morcellement P1 et P2 observés (pointillé) et simulés (traits pleins) pour les cas ELBE (rouge), MUNIC(noir), RHIN (bleu), HOEK (vert)
Chaque type de situation météorologique est caractérisée par un morcellement plus ou moins important de la couverture nuageuse. Le critère de morcellement utilisé permet de quanti er la capacité du modèle à reproduire cette caractéristique géométrique.
Pour toutes les situations, dans l'observation et la simulation, le nombre de cellules de ciel clair est supérieur au nombre de cellules nuageuses. Ceci implique un score P2 négatif, et un score P1 (désigné ci-après par morcellement ) largement in uencé par le nombre de cellules de ciel clair (Figure 3.6).
Le morcellement observé du cas RHIN est rapidement inférieur à celui des autres cas. Ceci traduit l'homogénéïté de la couverture nuageuse des situations frontales. Au contraire, le morcellement du cas MUNIC augmente rapidement l'après-midi à cause de la convec- tion. Pour le cas HOEK le morcellement est relativement constant, ce qui correspond à la régularité de la dépression stationnaire. Pour le cas ELBE, le morcellement élevé diminue au cours du temps avec la résorption de la situation.
Le morcellement simulé est généralement supérieur à celui observé sur l'ensemble de la période sauf, pour le cas de MUNIC pour lequel ils sont à peu près identiques. Ce cas est le plus récent, il pro te ainsi des derniers progrès des analyses de l'ECMWF. Le cas du RHIN plus nuageux a aussi un morcellement plus faible que les autres cas. Les simulations du cas ELBE et HOEK sont très morcelées par manque de points nuageux. Cela pourrait être un problème dans le déclenchement de la convection. Pour le cas HOEK, le nombre de parcelles de ciel clair est en permanence trop élevé (entre 09 et 21 UTC) après la période de spin-up, ce qui pourrait être dû à un manque d'humidité dans l'atmosphère.
Ces caractéristiques géométriques aident à l'interprétation physique de la valeur des scores catégoriels lors des comparaisons zone-à-zone.