Impact d'une assimilation de données à méso-échelle sur la prévision cyclonique

par Rémi Montroty

Thèse de doctorat en Océan. Atmosphère

Sous la direction de Florence Rabier.

Soutenue en 2008

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Dans le cadre des responsabilités du CMRS de la Réunion et des axes de recherche du LACy et du CNRMGAME, cette thèse a été proposée pour explorer diverses pistes visant à améliorer la description des cyclones et leur prévision dans un modèle à méso-échelle sur l'océan Indien. Deux axes principaux ont été envisagés : l'utilisation de pseudo-observations de contenu intégré en vapeur d'eau (TCWV) dérivé des analyses du CEPMMT dans les zones nuageuses / pluvieuses conjointement à l'utilisation d'un bogus de vents 3D pour contraindre la position, la taille et l'intensité des cyclones tropicaux et l'utilisation des variances d'erreur "du jour" dans l'algorithme d'assimilation. Tant l'analyse et la prévision de la position que celles de l'intensité nous intéressent : les diagnostics sont donc ciblés sur les améliorations de celles-ci. Attendu que les cyclones tropicaux présentent une large zone nuageuse / pluvieuse dépourvue d'observations assimilées, nous nous intéressons aux impacts des pseudo-données de TCWV dans ces zones, données susceptibles d'apporter une information nouvelle, aidant à mieux contraindre l'analyse. Les pseudo-observations de TCWV en milieu nuageux / pluvieux sont obtenues à partir d'un algorithme construit en corrélant le TCWV des analyses 1D-VAR du CEPMMT avec les températures de brillance microondes des instruments SSM/I sur le sud-ouest de l'océan Indien. Ces données sont assimilées en mode 3D-VAR dans le modèle ALADIN Réunion ainsi qu'un bogus de vents 3D développé à la CRC. L'étude de 5 semaines couvre trois cyclones intenses sur ce bassin, en 2007. Les impacts sont très positifs en terme de réduction d'erreur de position : plus de 75% de réduction de cette erreur à l'analyse et un impact de ce meilleur positionnement dans les prévisions, avec un impact positif et statistiquement significatif jusqu'à 24h. L'apport des données de TCWV est notable en terme d'amélioration structurelle : dans une comparaison aux données de pluies instantanées du satellite TMI, l'expérience assimilant le bogus de vents 3D et les données de TCWV nuageuses / pluvieuses ressort comme étant la plus réaliste. Le rayon des vents maximaux, la position des bandes spiralées périphériques et les asymétries des cyclones tropicaux sont mieux décrits grâce au cyclage du TCWV et sont en meilleur accord avec les observations TMI. Pour explorer les impacts d'une cascade d'échelle d'ALADIN Réunion, une version du modèle AROME a été implémentée sur une partie du bassin du sud-ouest de l'océan Indien et intégrant la Réunion. L'orographie plus réaliste du modèle AROME Réunion à 4 km de résolution horizontale permet de bien capturer les précipitations cycloniques. Les réflectivités radar simulées semblent cohérentes avec les structures observées par le radar du Colorado à l'île de la Réunion et les structures de fine échelle sont moins étalées mais plus intenses dans AROME Réunion. . .

  • Titre traduit

    Impact of mesoscale data assimilation on tropical cyclone forecasting


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    Is part of the responsibilities of the RSMC of La Reunion and in line with the research topics of the LaCy and the CNRM-GAME, this PhD thesis has been suggested so as to investigate leads that would help better describe and predict tropical cyclones in a mesoscale model over the Indian ocean. Two main topics were investigated : the use of pseudo-observations of total column water vapour (TCWV) derived from the ECMWF analyses in cloudy/rainy areas jointly with a 3D wind bogus so as to constrain position, size and intensity of tropical cycles, and the use of error variances "of the day" in the data assimilation algorithm. We are interested equally in the position and intensity analyses and forecasts : scores and diagnostics thus target those two quantities. Since tropical cyclones exhibit large circular, cloudy/rainy areas which are devoid of observations that can be assimilated, we look at the impacts of those pseudo-observations of TCWV when assimilated in those areas. It is expected that this data can bring new information to the data assimilation system, thus helping constrain the analysis. The pseudo-observations of TCWV in cloudy/rainy areas are derived from an algorithm built by correlating the ECMWF's 1D-VAR TCWV analyses with the SSM/I brightness temperatures, over the southwest Indian ocean bassin. The TCWV data is then assimilated in a 5-week study during the year 2007, study which covered three intense cyclones over the basin. The TCWV data assimilation is done in 3D-VAR mode in the ALADIN Reunion model and is completed by the use of a 3D wind bogus, developed internally at the CRC. The impacts are very positive in terms of direct position error reduction : at analysis, the error was lowered by 75% and through this better positioning, a positive impact was further seen in the forecasts up to 24h, with statistical significance. The TCWV data impact is most notable in terms of structural improvement : when compared to TMI instantaneous rain rates, the experiment that assimilated both the 3D wind bogus and the TCWV data stands out as reproducing the most realistic cyclonic features. The radius of maximum winds, the pattern of spiral rainbands and the general asymetries of the tropical cyclones are better described thanks to the cycling of this data and are in better agreement with the TMI observations. In order to explore the impact of downscaling from ALADIN Reunion, a version of the high resolution model AROME has been implemented over a part of the southwest Indian ocean and covers Reunion island. The sharper, more realistic orography of the AROME Reunion model at 4 km horizontal resolution allows to better capture cyclonic precipitations. . .

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Informations

  • Détails : 1 vol. (221 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 177-185

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2008TOU30333
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