GROUPE DE PROJET MESONH
Compte-rendu de la réunion du 21 novembre 2006
Rédacteur J.-P. Chaboureau, LA

Présents : N. Asencio, Y. Bouteloup, F. Bouttier, J.-P. Chaboureau, J. Escobar, D. Gazen, C. Lac, M. Leriche, S. Malardel, T. Maric, I. Mallet, J.-F. Mahfouf, V. Masson, J. Noilhan, J. Payart, J.-P. Pinty, J.-M. Piriou, E. Richard, P. Tulet.

1. Informations générales

Stage de formation des utilisateurs

Le prochain stage de formation à Méso-NH se déroulera du 26 février au 1 mars 2007.

Prochaine réunion des utilisateurs

La prochaine réunion bi-annuelle des utilisateurs de Méso-NH aura lieu les 15 et 16 mars 2007 à l'Observatoire Midi-Pyrénées à Toulouse. Une première circulaire appelant à contribution sera envoyée les jours prochains.

Licences

Le laboratoire de modélisation environnementale et physique de l'atmosphère (LAMEPA, Yaoundé Cameroun) a fait une demande de licence Méso-NH pour réaliser une étude comparative des phénomènes de convection dans la région du Mont Cameroun à partir des observations satellite et du modèle Méso-NH. Une autre demande nous vient de l'Atmospheric Science Programme (ASP) de l'Indian Space Research Organization (ISRO, Bangalore) pour l'étude de la prévisibilité du temps à l'échelle régionale à l'aide d'un réseau d'observations à méso-échelle et de modélisation atmosphérique.

Information sur les prochains travaux envisagés au LA et au CNRM avec Méso-NH

Six sujets de stage M2 utilisant Méso-NH sont proposés cette année, deux au LA et quatre au CNRM. Au LA, les sujets portent sur (i) l'interaction entre aérosols actifs et nuages et (ii) sur l'action du relief de l'île de la Réunion sur la formation des nuages. Au CNRM, les sujets sont (i) des simulations idéalisées d'intensification de systèmes dépressionnaires tropicaux avec des tests de sensibilité à l'échelle verticale (CRC), (ii) un prototype d'assimilation à l'échelle régionale de la température et de l'humidité à 2 mètres dans Surfex découplé de celle des modèles atmosphériques (Aladin/Arome), (iii) l'évaluation et l'amélioration des stratocumulus dans Arome, et (iv) l'amélioration de l'autoconversion et de la collection de l'eau en pluie à partir de simulation LES. Par ailleurs, quatre thèses utilisant Méso-NH vont débuter, une au LA sur la transition terre mer des systèmes convectifs de mésoéchelle dans le cadre de AMMA, et trois autres au CNRM sur (i) les termes manquants dans les équations du modèle, comme ceux dus aux transport de chaleur par les hydrométéores, (ii) les aérosols dans CAPITOUL et (iii) sur l'activation des aérosols et le cycle de vie du brouillard autour de PARISFOG. Un stage de M1 au CNRM examine actuellement l'impact du nudging sur la prévisibilité pendant ESCOMPTE. Enfin, le projet PIMPUS concernant la prévision de qualité de l'air à Grenoble et ses impacts sociétaux est en cours de montage, impliquant une hiérarchie de modèles, dont Méso-NH-chimie et Arome-chimie. Enfin, une collaboration entre SA et LA est en cours pour développer un simulateur lidar dans Méso-NH.

Information réseau NetFAM

A l'initiative du service météorologique finlandais, le réseau NetFAM finance des réunions et écoles d'été en Scandinavie, Russie et pays baltes. Un visiteur estonien (Andreas Luhamaa) à Météo-France a un ainsi réalisé une simulation de cas réel avec Méso-NH sur un cas de tempête de neige en Estonie, et devrait la comparer avec la prévision HIRLAM. Enfin, un atelier sur les nuages de couche limite sera organisé du 12 au 14 mars 2007 à Toulouse (http://netfam.fmi.fi/CBL07/)

Information COST728

Méso-NH est représentée par M. Covre dans l'action COST728 (« Mesoscale meteorological modelling capabilities for air pollution and dispersion applications »), et est inclus dans l'inventaire détaillé des modèles de méso-échelle réalisé par cette action.

Point sur AROME

La physique de Arome, basée sur la masdev46, sera changée début 2007 pour la masdev47. Le changement de Surfex 1.2 à 1.3 a fait apparaître un problème lié au calcul diagnostic de la température à 2 mètres (T2M). En 1.2, le calcul de T2M par interpolation suivant la stabilité conduit à une sous-estimation la nuit, tandis qu'en 1.3, le calcul par les flux Monin Obukhov conduit à une surestimation. Par ailleurs, les températures dans les vallées alpines sont trop chaudes, un problème qui serait lié à la dynamique. V. Masson effectue des tests avec Méso-NH pour vérifier si le problème est propre à AROME.
En janvier prochain, le domaine de simulation Arome sera étendu au territoire métropolitain avec exécution sur le nouveau calculateur NEC, tandis que la partie assimilation sera testée en continu à partir de janvier/février, soit sur un sous-domaine ou le domaine entier. La recherche d'une amélioration des nuages de couche limite de type cumulus est en cours de validation.

Présentation de la masdev4_7

La présentation de la masdev47 montre de très nombreuses nouveautés dont ne sont rappelés ici que les points les plus saillants. Le spawning à fine échelle est possible (fichier de zoom des PGD remis en 47) par l'intermédiaire d'un nouveau programme qui déplace le modèle intérieur tout en conservant les champs à fine échelle. Les coordonnées SLEVE sont intégrées. La chimie intègre de nouvelles espèces pronostiques. Deux sources différentes de dynamique sont possibles pour les traceurs chimiques. Le filtrage du vortex pour l'initialisation des cyclones tropicaux a été amélioré. Concernant les diagnostics, on notera le calcul d'images satellite par RTTOV, du vent de rafale et de l'indice de réfraction des ondes électromagnétiques. Il y a plusieurs ajouts, comme le nudging (relaxation des variables du modèle vers ceux de la grande échelle), la diffusion numérique de G. Zängl, ou encore le 2-way pour les champs 2D issus de la surfatravail important a été réalisé sur les schémas d'advection, le schéma centré du 4ème ordre est validé (schéma par défaut) tandis que le schéma PPM pour les scalaires est en cours de parallélisation. Il est possible d'utiliser trois schémas différents suivant les variables (mouvement, « météorologiques », scalaires). Un travail sur le calcul des bilans reste à faire pour PPM, le schéma temporel associé à PPM étant à 2 pas de temps et non plus à 3. Côté nuages, les nouveautés sont le schéma microphysique de Khairoudinov-Kogan pour les simulations LES de Sc (l'activation et l'ajustement sont ceux de C2R2), le schéma simulant la grêle (une seule subroutine rain_ice activant ICE3 et ICE4), la sédimentation de l'eau nuageuse, (maintenant le dernier des processus de la microphysique lente) importante pour les nuages bas (stratus et brouillard), l'activation en fonction du refroidissement radiatif dans les schémas C2R2 et KHKO, et la nouvelle paramétrisation de l'autoconversion de la glace en neige dans ICE3/ICE4. Côté rayonnement, la partie SW a été corrigée, les hypothèses de recouvrement révisées, et l'albédo de simple diffusion modifié. Les traceurs lagrangiens peuvent être réinitialisés, le nombre d'itération du solveur de pression peut s'ajuster automatiquement.
Par ailleurs, un nettoyage de code a été effectué, principalement pour faciliter le phasage vers Arome. Des fichiers de namelists ont été changés pour une meilleure cohérence. Côté surface, la masdev47 passe à la version 1.3 de Surfex, une nouvelle paramétrisation des flux sur mer est implémentée, ainsi que l'initialisation des réservoirs de glace dans les zones montagneuse (Aladin/Méso-NH). L'exemple du stratocumulus, sujet d'étude de I. Sandu, montre l'apport des modifications sur le rayonnement et l'utilisation du schéma centré du 4ème ordre pour une plus grande stabilité du nuage. Le cas de grêle de MAP présente les mêmes caractéristiques en masdev46 et masdev47. La masdev47 est en cours de test sur l'ensemble des cas, sur PC et sur FUJI (mono- et multi-processeurs). A noter que les fichiers issus de la masdev47 ne sont pas compatibles (sauf le PGD).

2. Travaux scientifiques

Amélioration de l'advection des précipitations  dans ARPEGE/ALADIN (Y. Bouteloup)

Présentation

Une approche statistique pour la sédimentation, développée dans ARPEGE/ALADIN est présentée. La comparaison en 1D entre ce schéma et le schéma lagrangien dans Arpege montre un bon accord pour les petites vitesses, l'écart entre les deux schémas s'accroissant avec une vitesse grande et un pas de temps élevé, l'effet de diffusion étant plus important avec beaucoup de niveaux. En 3D, le schéma statistique de sédimentation a peu d'impact sur la qualité du modèle. L'intérêt de ce schéma statistique est sa plus grande simplicité algorithmique et son moindre coût. On peut aussi traiter plusieurs espèces (à vitesse de sédimentation différente) en même temps. Un examen plus approfondi sera réalisé prochainement pour pouvoir tester ce nouvel algorithme dans Méso-NH, l'objectif étant de diminuer le coût numérique de la sédimentation dans AROME, actuellement basée sur le time-splitting.

Advection : Point sur schéma PPM (T. Maric)

Présentation

Le schéma Piecewise Parabolic Method (PPM), implémenté dans d'autres modèles internationaux, est un schéma qui fonctionne à nombre de Courant élevé. Ce schéma conserve les gradients et la masse sans généraleurs extrêmes. Actuellement, quatre nouveaux schémas ont été introduits, le schéma centré du 4ème ordre et trois versions de PPM, une version sans contrainte (PPM_00) et deux monotones (PPM_01 et PPM_02). Le cas test 2D d'ondes piégées en présence d'eau (conditionnellement instable) manifeste des instabilités numériques avec le schéma centré du 2ème ordre, ces instabilités étant atténuées avec le schéma du 4ème ordre et totalement lissées avec les différentes versions de PPM. Le schéma PPM a été testé avec succès sur le cas de la ligne de grains de l'île de France, en monoprocesseur et avec un pas de temps multiplié par 2. La parallélisation de PPM est en cours, des problèmes subsistant pour des conditions aux limites ouvertes. La parallélisation du code effectuée, des tests supplémentaires seront mis en oeuvre, et permettront d'évaluer plus précisément le gain numérique. Enfin, un travail original est en cours pour l'advection des variables du mouvement par PPM_00, ce travail pouvant faire augmenter le pas de temps d'un facteur 2 supplémentaire.

Simulations TROCCINOX, AMMA et exercices d'intercomparaison (J.-P. Chaboureau)

Présentation et animations (gldcelltwo.avi, glday20050204.avi, sirtall20031017.avi)

Une série de travaux conduits au LA a été présentée montrant (i) pour AMMA, l'impact des poussières sur la prévision de la convection, l'évaluation de la qualité des prévisions et un cas d'étude soulignant l'intérêt de l'initialisation des poussières par nudging, (ii) pour TROCCINOX un cas réel d'échange troposphère stratosphère simulé à haute résolution et des tests effectués sur C3R5 et (iii) des résultats de participation aux exercices d'intercomparaison BBC et GCSS case 5.

3. Développements techniques

Documentation

Un effort conséquent pour mettre à jour la documentation scientifique sera réalisé à la publication de la masdev47.

Dépôt CVS

L'équipe CTI du CNRM a mis en place un dépôt CVS accessible en DMZ (zone démilitarisée, i.e. qui n'est pas derrière un pare feu). Ce dépôt devrait améliorer les échanges de version de Méso-NH et des libtools entre le CNRM et l'extérieur.

La prochaine réunion du groupe de projet aura lieu en février.