Étude et paramétrisation de la turbulence et des nuages de couche limite

par Julien Pergaud

Thèse de doctorat en Sciences de l'atmosphère

Sous la direction de Joël Noilhan et de Valérie Masson-Delmotte.

Soutenue en 2008

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    L'objectif principal de cette thèse était de développer une nouvelle paramétrisation améliorant le mélange et la représentation des nuages dans les couches limites convectives. Nous avons développé ainsi une paramétrisation basée sur le concept EDMF pour Eddy-Diffusivity/Mass Flux dans lequel le schéma en flux de masse représente un thermique idéalisé qui peut échanger de l'air avec son environnement et dont les parcelles d'air peuvent condensées. Dans la partie sèche de l'updraft, l'entraînement et le détrainement sont définis comme proportionnels à la flottabilité et inversement proportionnels à la vitesse verticale dans l'updraft. Ce formalisme permet à ces échanges de s'adapter en fonction du type de couche limite ou encore de l'intensité de la convection. Dans le nuage, c'est le formalisme en tri par flottabilité qui a été choisi. Il est en effet bien adapté pour les échanges entre le nuage et son environnement. Les tests dans un modèle unicolonne ont permis de mettre en valeur l'apport d'un tel schéma dans la représentation du mélange mais aussi des nuages de couche limite. Il permet notamment une bonne représentation de la zone à contre-gradient et corrige un défaut bien connu des paramétrisations en coefficient d'échange turbulent. Des résultats 3D pré-opérationnels sont présentés et montrent la nécessité d'un tel schéma pour des modèles à 2. 5km de résolution. Il a été ainsi implémenté dans le nouveau modèle opérationnel de Météo-France, AROME.

  • Titre traduit

    Study and parameterization of turbulence and boundary layer clouds


  • Résumé

    The main objective of this thesis was to develop a new parameterization enabling to improve the mixing and representation of clouds in convective boundary layers. We thus developed a parameterization based on the concept EDMF for Eddy- Diffusivity/Mass Flux and in which the mass _ux scheme represents idealized thermal which can exchange air with its environment and whose air parcels can condensate. In the dry part of the updraft, entrainment and detrainment are defined as proportional to the buoyancy and inversely proportional to the vertical velocity in the updraft. This formalism allows the exchanges to adapt depending on the type of boundary layer or the intensity of convection. In the cloud, the buoyancy sort formalism was chosen. Indeed, it is well suited to represent exchanges between the cloud and its environment. Tests in a single column model helped highlight the contribution of such a scheme in the representation of the turbulence but also boundary layer clouds. It allows a good representation of the counter-gradient area and corrects a well-knwon defect of eddy-diffusivity parameterizations. 3D results are presented and demonstrate the need for such a scheme for models with 2. 5km resolution. It has been well implemented in the new operational mesoscale model at Météo-France named AROME.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (158 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 149-158

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2008 TOU3 0361

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Sciences de la Terre Recherche - cartothèque - CADIST.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 08 TOU3 0361
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