Impact sur les simulations des températures de brillance

5.2.1.1 Avant correction de biais

La figure 5.2 montre le résultat des biais et des écarts-types entre les observa-tions et les simulaobserva-tions des Tb (Obs-Guess) de EXP et REF (en combinant les observations de IASI Metop A & B) de jour et de nuit sur terre et sur mer pour les 44 canaux IASI utilisés sur terre (déjà assimilés sur mer).

Sur terre, de jour les biais de Obs-Guess de EXP et REF sont très similaires. Les canaux sensibles à la haute troposphère (323 (725.5 cm⁻¹), 329 (727 cm⁻¹), 345 (731

cm⁻¹), 347(731.5 cm⁻¹), 354 (733.25 cm⁻¹), 360 (734.75 cm⁻¹), 375 (738.5 cm⁻¹), 363 (740.5 cm⁻¹) et 2951 (1382.5 cm⁻¹)) et à la moyenne troposphère (du canal IASI 401 (745cm⁻¹) au canal 439 (754.5cm⁻¹)) présentent une réduction de biais de 0.05 K. Des biais également légèrement réduits sont observés pour les canaux sensibles à la surface (0.1 K pour les canaux qui se situent entre 773.5 cm⁻¹ et 962.5 cm⁻¹). Les canaux vapeur d’eau sensibles à la basse troposphère (canaux IASI 5397 (1994cm⁻¹) et 5483 (2015.5 cm⁻¹)) montrent des améliorations de l’ordre de 0.05 K. Par contre, les canaux IASI 5368 (1986.75 cm⁻¹) et 5383 (1990.5 cm⁻¹) ne présentent aucun changement car ils sont tous les deux sensibles à la haute troposphère. De nuit, les biais de Obs-Guess de EXP sont comparables à ceux obtenus de jour pour les canaux de température et les canaux fenêtre. Alors que les biais des canaux vapeur d’eau ont réduit pour les canaux entre 2701 et 3058 (environ 0.2 K pour les canaux 2701, 2958 et 3008) et ils ont augmenté pour les autres d’environ 0.5 K. Pour REF, une augmentation en valeur absolue des biais est observée pour les canaux sensibles à la moyenne troposphère avec des valeurs négatives pour les canaux sensibles à la surface tandis que le biais de EXP reste proche de zéro. Les biais sont, respectivement, de 0.2 K et 0.6 K. Les biais des canaux sensibles à la vapeur d’eau (entre le canal 5383 (1990.5 cm⁻¹) et le canal 5483 (2015.5 cm⁻¹)) ont également augmenté avec, par exemple, une augmentation de 0.15 K pour le canal 5383 et de 0.7 K pour le canal 5483. Les écarts-types sont fortement réduits en EXP par rapport à REF, de jour et de nuit, avec une large différence pour les canaux sensibles à la surface : différence de 1.8 K de jour et de 2.4 K de nuit pour ces canaux contre, respectivement, 0.25 K et 0.3 K pour le reste

des canaux. Les canaux sensibles à la haute troposphère (e.g., canal vapeur d’eau 3105) n’affichent aucune différence du fait de leur sensibilité réduite à la surface.

La comparaison des biais, de jour et de nuit, montre qu’ils sont plus importants de nuit pour les canaux troposphériques vapeur d’eau (jusqu’à 0.5 K). Les écarts-types sont améliorés, surtout de nuit (de 2 K à environ 2.7 K pour les canaux sensibles à la surface), à l’exception des canaux sensibles à la moyenne troposphère. D’une manière générale, la même tendance des biais et des écarts-types a été obser-vée de jour et de nuit. Néanmoins, la variation de jour des biais et des écarts-types de Obs-Guess de EXP et REF est moins importante que celle remarquée de nuit. Ces résultats sont en bon accord avec ceux du chapitre précédent où peu de diffé-rences ont été observées entre la Ts de l’ébauche et la Ts restituée de jour, alors que les biais et les écarts-types entre la Ts de l’ébauche et la Ts restituée de nuit présentaient des différences plus importantes. Du fait de cet impact important de nuit, le résultat des simulations est amélioré.

Sur mer, les biais de Obs-Guess de EXP et REF sont également très similaires. De jour, une légère augmentation des biais est observée pour les canaux sensibles à la moyenne troposphère et à la surface (inférieure à 0.2 K) suivi d’une réduction des biais de l’ordre de 0.05 K pour les canaux vapeur d’eau entre 2910 et 3002. De nuit, les biais de EXP et REF sont identiques pour les canaux de température et les canaux sensibles à la surface, tandis qu’ils augmentent pour tous les canaux vapeur d’eau (de 0.4 K en moyenne). Les écarts-types de Obs-Guess de EXP et REF sont presque identiques de jour et de nuit (une légère réduction inférieure à 0.2 K est observée pour les canaux troposphériques vapeur d’eau essentiellement de jour).

Les bais et les écarts-types de Obs-Guess de EXP sur terre sont similaires à ceux de EXP et REF sur mer, ce qui permet d’utiliser la même sélection de canaux sur mer dans l’assimilation sur terre.

5.2.1.2 Après correction de biais

J’ai également étudié l’impact de la correction de biais sur les résultats obtenus dans la section précédente (Figure5.3). Je rappelle que le modèle AROME utilise le VarBC (Variational Bias Correction) [Auligné et al., 2007] dont les coefficients de régression sont les mêmes calculés que ceux pour ARPEGE (voir chapitre 2). Sur terre, les biais de Obs-Guess de EXP et REF sont presque identiques de jour (faibles variations inférieures à 0.02 K pour les canaux sensibles à la haute troposphère, à la surface et à la vapeur d’eau troposphérique). De nuit, les biais sont largement réduits pour REF essentiellement pour les canaux de surface (environ 1 K) et les canaux sensibles à la basse troposphère (canaux IASI 5397 et 5483 avec une réduction de l’ordre de 1.2 K). Par contre, les biais de EXP sont légèrement réduits pour les canaux de température et les canaux sensibles à la surface (moins de 0.02 K) et

terre 83 Terre Mer Jour Jour Nuit Nuit

Figure 5.2 – Moyennes (rangées 1 et 3) et écarts-types (rangées 2 et 4) entre les observations et les simulations de température de brillance (Obs-Guess) de EXP (en blue) et REF (en rouge) de jour (en haut) et de nuit (en bas) sur terre (à gauche) à et sur mer (à droite) pour toutes les observations claires selon le masque nuageux de AVHRR et pour les 44 canaux IASI activés sur terre du 15 janvier au 28 février 2015. Ces résultats sont présentés sans correction de biais. (Les plages de couleurs correspondent aux différentes sensibilités des canaux : le vert = canaux de température, orange = canaux fenêtre et rouge = canaux vapeur d’eau)

moyennement réduits pour les canaux sensibles à la basse troposphère (environ 0.2 K). Une légère augmentation des biais, de jour et de nuit, est observée pour les canaux vapeur d’eau entre 2701 et 3058 (0.3 K en moyenne). Par rapport aux résultats obtenus sans correction de biais, les biais de Obs-Guess de EXP et REF ont augmenté de jour et de nuit après la correction de biais. De jour, cette augmentation est en moyenne de 0.5 K pour les canaux de température, de 0.3 K pour les canaux sensibles à surface et de 0.8 K pour les canaux vapeur d’eau. De nuit, les biais de Obs-Guess de EXP ont augmenté de 0.2 K pour les canaux de température, de 0.4 K pour les canaux sensibles à la surface et jusqu’à 0.8 K pour certains canaux vapeur d’eau (e.g, le canal 3002). Par contre, les biais de REF ont augmenté de 0.5 K pour les canaux de température, de 0.3 K pour les canaux sensibles à la surface et plus de 0.5 K pour les canaux vapeur d’eau (essentiellement ceux entre 2910 et 3014). Les écarts-types de Obs-Guess de EXP et REF suivent globalement la même tendance observée sans correction de biais avec une légère réduction de jour et de nuit des écarts-types de EXP et REF pour les canaux sensibles à la surface (inférieure à 0.02 K).

Sur mer, les biais de Obs-Guess de EXP et REF sont comparables de jours (avec une faible réduction des biais de EXP inférieure à 0.2 K pour les canaux vapeur d’eau). De nuit, une réduction des biais de Obs-Guess de EXP et REF est observable pour les canaux sensibles à la surface (qui passent à zéro) contre une augmentation des biais de EXP et REF pour les canaux vapeur d’eau (de 0.6 K en moyenne). En comparaison avec les résultats obtenus sans correction de biais, les biais de Obs-Guess de EXP et REF ont également augmenté de jour et de nuit sur mer après la correction de biais en moyenne de 0.4 K pour les canaux de température, de 0.2 K pour les canaux sensibles à la surface et de 0.5 K pour les canaux vapeur d’eau. Néanmoins, les écarts-types de Obs-Guess de EXP et REF sont identiques à ceux obtenus sans correction de biais.

Les résultats obtenus avec ou sans correction de biais sont tout à fait normal puisque la correction du biais utilisée dans AROME (dérivée de ARPEGE) n’est pas tout à fait précise sur terre car elle est calculée indépendamment du type de surface.