Les analyses sont des mod`eles atmosph´eriques num´eriques utilis´es en pr´evision op´erationnelle pour estimer l’´evolution de l’´etat de l’atmosph`ere, `a partir d’un ´etat initial bas´e sur des observations, par assimilation de donn´ees. Les r´eanalyses sont des analyses produites en uti-lisant des versions fig´ees et modernes de ces syst`emes d’assimilation de donn´ees d´evelopp´es pour la pr´evision num´erique du temps. Elles combinent objectivement un mod`ele num´erique avec diff´erentes observations pour g´en´erer une estimation de l’´etat du syst`eme climatique.
Elles couvrent g´en´eralement plusieurs d´ecennies et l’ensemble du globe, sur plusieurs ni-veaux verticaux, de la surface de la Terre au sommet de la stratosph`ere pour les r´eanalyses atmosph´eriques, et de la surface aux fonds marins pour les r´eanalyses oc´eaniques. Les champs sont ´echantillonn´es sur des grilles (grilles fixes, avec des espaces constants entre les points de grille, grilles gaussiennes dont l’espace entre les points de latitude est d´efini par leur quadrature gaussienne, ...). Les r´eanalyses sont fr´equemment utilis´ees dans la recherche climatique et m´et´eorologique, par exemple pour l’´etude de la variabilit´e atmosph´erique et oc´eanique, de l’´evolution climatique, ou plus g´en´eralement pour les ´etudes n´ecessitant la connaissance de l’´etat atmosph´erique, oc´eanique, ou de surface en trois dimensions. Bien que le syst`eme de mod´elisation-assimilation soit fix´e, les observations, de sources h´et´eroclites (stations au sol, bateaux d’observation, satellites, radiosondages ou observations radar) varient consid´erablement au cours du temps, ce qui constitue une source d’erreur. L’appa-rition de satellites d´edi´es `a l’observation atmosph´erique `a la fin des ann´ees 1970 marque une am´elioration consid´erable de la qualit´e des champs repr´esent´es dans les r´eanalyses.
2.2.1 R´ eanalyses atmosph´ eriques utilis´ ees
Il existe plusieurs r´eanalyses atmosph´eriques de r´ef´erence. Dans cette th`ese, trois d’entre-elles, qui pr´esentent les avantages de couvrir l’ensemble du globe et les p´eriodes pour
les-R´egionsListesnbdecasP´eriodesCrit`eredevent MersdeNorv`egeetBarentsNoeretal.(2011)1341999-2011Seuildelatempˆete Wilhelmsen(1985)331978-1982/ Businger(1985)521971-1983/ Eseetal.(1988)621971-1983/ MersduLabradoretKolstad(2011)192000-2009Seuilprochede d’Irmingerceluidelatempˆete Parker(1997)721977-1994/ Baieetd´etroitd’HudsonParker(1997)131977-1994/ MerdeBaffinParker(1997)51977-1994/ Golfed’AlaskaBusinger(1987)211975-1982/ MerduJaponZabolotskikhetal.(2010)/ Mitniketal.(2012)31994-2011estimationdesvitesses, seuilnonpr´ecis´e Watanabeetal.(2012)12010Seuildelatempˆete Merd’OkhotskMitniketal.(2012)111994-2011estimationdesvitesses, seuilnonpr´ecis´e
Tab. 2.1 – Table r´ecapitulative des listes de PLs utilis´ees.
2.2. R ´EANALYSES 51 quelles des observations de PLs sont disponibles, sont utilis´ees.
La r´eanalyse ERA-Interim (Dee et al., 2011) est la derni`ere r´eanalyse atmosph´erique glo-bale du European Center for Medium-range Weather Forcasts (ECMWF). Elle va de 1979
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a 2012, sur une grille de 0,75° en latitude par 0,75° en longitude, sur 37 niveaux de pres-sion verticaux de 1000 hPa `a 1 hPa. L’assimilation de donn´ees est bas´ee sur une analyse variationnelle quatre dimensions (4D-Var) toutes les 12 heures. Ces donn´ees sont largement issues des jeux d’observations utilis´es pour ERA-40, la version pr´ec´edente, auxquels viennent s’ajouter les archives du mod`ele op´erationnel du Centre Europ´een des derni`eres ann´ees, des donn´ees altim´etriques, des mesures de vent recalcul´ees `a partir de radiances en ciel clair fournies par EUMETSAT (EUropean organisation for the exploitation of METeorological SATellites), et des profils d’ozone GOME (Global Ozone Monitoring Experiment). ERA-I pr´esente l’avantage d’avoir une r´esolution horizontale fine comparativement aux autres r´eanalyses et une physique am´elior´ee. Dans cette th`ese, cette r´eanalyse est consid´er´ee pour les p´eriodes r´ecentes.
La r´eanalyse NCEP/NCAR (Kalnay et al., 1996) couvre une p´eriode allant de 1948 `a aujourd’hui sur une grille globale de 2,5° en latitude par 2,5° en longitude (soit 144x73 points) et 17 niveaux de pression de 1000 `a 10 hPa. Cette r´eanalyse de la NOAA utilise un grand nombre d’observations atmosph´eriques, provenant entre autres de stations, de bateaux, d’avions, ou de satellites d’observation. Ses points faibles sont sa r´esolution spatiale et l’anciennet´e de son mod`ele physique. De par son ´etendue temporelle, elle est cependant tr`es utile pour les ´etudes sur de longues p´eriodes et sur des ´ev´enements anciens. Dans cette th`ese, elle est utilis´ee pour d´eterminer les r´egimes de temps et pour ´etudier les cas de PLs avant 1979. Une version plus r´ecente a ´egalement ´et´e utilis´ee, NCEP reanalysis II, commen¸cant en 1979 avec le d´ebut des observations satellites. Celle-ci est d´ebarrass´ee de certaines erreurs d’assimilation, utilise une meilleure version du mod`ele, et se base sur un plus grand nombre d’observations.
Ces r´eanalyses fournissent en particulier les variables suivantes : la pression au niveau moyen de surface de la mer (MSLP), la temp´erature (T), les composantes zonale (U) et m´eridienne (V) du vent, la hauteur de g´eopotentiel (Z), et le tourbillon potentiel (PV). Ces diff´erentes donn´ees sont disponibles avec des pas de temps variables : mensuel, et 1 ou 4 fois par jour (00h, 06h, 12h, 18h). Sauf exception, on a utilis´e les donn´ees journali`eres et mensuelles.
2.2.2 Champs pertinents dans les r´ eanalyses
Un ensemble de variables a pu ˆetre identifi´e comme pertinent pour d´ecrire l’environnement particulier `a la formation des PLs. Ces variables clefs sont aussi largement utilis´ees dans la
pr´evision (Noer and Ovhed, 2003). La temp´erature et la pression `a 500hPa sont consid´er´ees car de nombreux PLs se d´eveloppent lors du passage de d´epressions froides d’altitude, et qu’elles informent sur le potentiel d’une convection profonde. L’´etude du vent pr`es de la surface permet d’indiquer la survenue de CAOs. Dans les r´eanalyses, on retiendra les composantes zonale (U) et m´eridienne (V) du vent `a 925hPa, niveau de pression choisi pour
´eviter les effets de surface de type turbulents. La temp´erature de surface de la mer (SST) informe sur les possibles transferts d’´energie `a l’atmosph`ere, qui semblent indispensables
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a l’intensification des PLs (par ex., Emanuel and Rotunno, 1989; Claud et al., 2004). La diff´erence de temp´erature entre la surface de la mer et l’air `a 500hPa, SST-T500, sert d’indicateur de r´echauffement troposph´erique dˆu aux flux de surface. De fortes valeurs indiqueraient de l’instabilit´e et de la convection depuis la surface. La baroclinicit´e des basses couches atmosph´eriques peut ˆetre ´evalu´ee par l’analyse du gradient horizontal de temp´erature `a 850 hPa (T850). Finalement, le champ de PV, pouvant r´ev´eler les intrusions d’air stratosph´erique, a ´et´e utilis´e `a diff´erents niveaux de pression.