Assimilation de données de l'imageur d'éclairs de Météosat troisième génération pour la prévision numérique des orages à échelle convective

Combarnous, Pauline

Meteosat third generation lighthning imager data assimilation for thunderstorm numerical weather prediction at convective-scale

Auteur moral
Université Toulouse 3 Paul Sabatier : UT3
Auteur moral
Caumont, Olivier ; Defer, Éric ; Martet, Maud
Année de publication
2023

La prévision des phénomènes convectifs est un enjeu majeur en prévision numérique de temps (PNT) en raison de la sévérité des dégâts qu'ils peuvent provoquer. La difficulté pour prévoir les orages avec plus de précisions provient en partie du manque d'observations relatives à la convection utilisées pour initialiser les modèles de prévision. Cette thèse propose d'explorer le potentiel des observations d'éclairs pour initialiser les modèles de PNT grâce au processus d'assimilation de données afin d'améliorer les prévisions des systèmes convectifs. Les données d'éclairs apportent en effet une information sur la présence et la sévérité des orages et le lancement récent du premier satellite de la mission Meteosat Troisième Génération embarquant à son bord un imageur d'éclairs (lightning imager, LI) offre la perspective d'enregistrer l'activité électrique totale (éclairs nuage-sol et intra-nuage), de jour comme de nuit. Son orbite géostationnaire permet d'observer une large région couvrant l'Europe, l'Afrique, la mer Méditerranée et l'océan Atlantique, et apporte ainsi des informations dans des régions hors de portée des radars et des stations météorologiques. Ces avantages font des observations de MTG-LI un bon candidat pur être assimilés dans le modèle régional AROME-France dont la résolution horizontale de 1,3 km le classe parmi les modèles à "échelle convective". Afin de préparer leur assimilation, les travaux de cette thèse font usage d'observations synthétiques de cumuls d'étendues d'éclairs, qui imitent les caractéristiques des futures données, dont la mise à disposition est prévue pour début 2024. La méthode d'assimilation utilisée est de type variationnel ensembliste (3D-EnVar), récemment implémenté pour le modèle AROME-France. Cette méthode novatrice permet une meilleure prise en compte de la situation météorologique lors de la détermination des conditions initiales du modèle et rend possible une assimilation directe des observations d'éclairs Les travaux de cette thèse se concentrent dans un premier temps sur le développement d'un opérateur d'observation qui établie un lien entre les observations d'éclairs et les variables du modèle. Ces travaux montrent que ce sont les variables qui ont une composante microphysique, par rapport à celles dépendant de la dynamique du nuage, qui sont les plus à même de reproduire les cumuls d'étendues d'éclairs et une relation polynomiale entre une quantité de neige et de graupel intégrée sur la colonne et les éclairs est alors proposée comme opérateur. Dans un second temps, des expériences d'assimilation d'observations d'éclairs ont été mises en place, d'abord avec un système 1D-EnVar puis 3D-EnVar. Les résultats sont évalués sur 3 cas d'études. Dans l'ensemble, les résultats ont montré un apport positif de l'assimilation des observations d'éclairs pour des prévisions de couverture nuageuse inférieure à 3 heures d'échéances par rapport à une expérience de référence n'assimilant pas d'observations d'éclairs, notamment en générant de nouveaux systèmes convectifs ou élargissant la taille de systèmes existants. L'apport des observations d'éclairs pour les prévisions de précipitations est positif dans certains cas mais globalement neutre voir négatif dans l'ensemble. Certains paramètres nécessitent encore des réglages mais ces résultats préliminaires sont suffisamment prometteurs pour continuer les recherches une fois que les observations MTG-LI réelles seront disponibles.</p>

Texte intégral

puce  Accès à la notice sur le site du portail documentaire de Météo-France

  Liste complète des notices publiques