Initiation et organisation d'un système fortement précipitant méditerranéen dans le cadre de la période d'observation spéciale HyMeX : simulations aux échelles hectométriques
Martinet, Maxime
Les épisodes de pluies intenses qui affectent le pourtour Méditerranéen sont des phénomènes dangereux. Ils peuvent causer des crues éclair engendrant des dégâts matériels et humains importants. La prévision numérique du temps a aujourd'hui fait de nombreux progrès en particulier grâce à l'avènement des modèles de fine échelle. Cependant la prévision de ces épisodes de pluies intenses reste encore trop souvent imprécise. Par le passé, des études ont permis de mettre en évidence les ingrédients météorologiques principaux de ces phénomènes extrêmes. Cependant, certains mécanismes de fine échelle (microphysique et turbulence) et leurs interactions avec ceux de plus grande échelle sont encore mal connus. Le programme de recherche HyMeX vise notamment à améliorer la compréhension des processus impliqués dans ces évènements et leur représentation dans les modèles numériques en s'appuyant sur un jeu de données d'observations sans précédent. HyMeX a ainsi apporté des observations in-situ de systèmes fortement précipitants et de leur environnement, en amont, sur mer. L'objectif de ce sujet de thèse était d'analyser la représentation, dans les modèles à résolution hectométrique, des processus qui permettent l'initiation et l'organisation de la convection, en particulier sur mer. Le contexte météorologique et les systèmes précipitants de l'épisode convectif de la POI16a HyMeX ont d'abord été étudiés à partir des nombreuses observations et d'une simulation de référence à 2.5 km de résolution horizontale. L'environnement et les mécanismes d'initiation et d'organisation de la convection ont été analysés, mettant en évidence une initiation de la convection due à de la convergence dans un flux humide et instable de basses couches et à une plage froide sous orages. Cette dernière force le contournement du flux de basses couches renforçant localement la convergence. Cet épisode a ensuite été simulé à une résolution horizontale plus fine de 500 m. Cette gamme de résolution, vers laquelle les modèles opérationnels tendent actuellement, se situe au coeur la zone grise de la turbulence. La représentation des processus turbulents, entre représentation explicite et paramétrisation, y est délicate. Une étude de sensibilité à la paramétrisation de la longueur de mélange pour le schéma de turbulence a été réalisée. Elle a montré un fort impact à la fois sur l'environnement (notamment sur le vent et l'humidité dans les basses couches), sur la dynamique (vitesse verticale) et la microphysique (contenu en hydrométéores, intensité des précipitations et de la plage froide) dans le système précipitant. La longueur de mélange communément utilisée dans cette gamme de résolution produit moins de turbulence sous-maille et donne un système convectif plus intense. Enfin, pour s'extraire de la zone grise de la turbulence et des difficultés qui y sont associées, la résolution a été affinée jusqu'à l'échelle LES. La première simulation LES d'un cas réel de fortes précipitations sur la Méditerranée a été réalisée, avec une résolution horizontale de 150 m sur un grand domaine couvrant le nord-ouest du bassin méditerranéen (environ 900 millions de points). Elle a montré que la simulation, dans la zone grise de la turbulence, proposait une représentation de l'environnement similaire, mais un système convectif plus intense par rapport à la LES. Une analyse préliminaire de la structure du système précipitant simulé a montré l'opportunité offerte par cette simulation LES pour étudier l'organisation à fine échelle des cellules convectives au coeur du système.
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