Représentation de la convection dans les modèles globaux et régionaux : concepts, équations, études de cas

Modelling convection for global and regional models : concepts, equations, case studies

• Auteur / Autrice : Jean-Marcel Piriou
• Direction : Jean-Luc Redelsperger, Jean-Philippe Lafore, Jean-François Geleyn
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Météorologie. Prévision numérique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bilan calorifique (géophysique)

Transfert de chaleur

Météorologie dynamique

Nuages -- Physique

Convection (météorologie)

Mots clés libres

Convection

Paramétrisation

Concept

Equations

Sensibilité à l'humidité

Cycle diurne

Résumé

Le présent travail s'est intéressé à la représentation de la convection humide à grande échelle, soit aux concepts permettant d'exprimer l'effet moyen d'un ensemble d'ascendances et subsidences convectives. Les thèmes principaux abordés sont ceux de la causalité, des équations à échelle résolue et de l'entraînement. Un banc de validation a été mis en place, comparant les simulations unidimensionnelles des paramétrisations à des simulations de référence tridimensionnelles issues de modèles à haute résolution. Les résultats principaux sont les suivants : * Proposition du concept de CCF (Condensation Convective Flottable) pour résoudre le dilemme de causalité en paramétrisation convective. * Proposition d'un jeu d'équations convectives à échelle résolue relâchant les hypothèses du jeu le plus fréquemment utilisé en paramétrisation de la convection: celui de Yanai (1973). Le nouveau jeu d'équations est utilisable par des paramétrisations tout en étant relié directement à celui utilisé dans les modèles explicites de convection (CRM). Démonstration de la faisabilité de cette nouvelle approche, en greffant autour de ce nouveau jeu d'équations un schéma d'ascendance, de vitesse verticale, et une fermeture, puis en passant le système résultant au banc d'essai unidimensionnel. * Un travail sur l'entraînement a été effectué par l'étude de données de simulations à haute résolution, puis par la proposition d'un schéma d'entraînement historique ouvrant la voie à la prévision du cycle diurne convectif continental par des paramétrisations

In this study we address the question of convection modelling inside global and regional models, i. E. The concepts expressing the mean effect of a large ensemble of convective updrafts and downdrafts. The main points addressed in this study are causality, equations at the model resolved scale, and entrainment. A ne-dimensional test-bed is developed, comparing simulations from parameterizations to those of high resolution models used as a reference. The main results are: * Proposal of the BCC concept (Buoyant Convective Condensation) to solve the causality dilemma inside convective parameterizations. * Proposal of a new set of convective equations at resolved scale, releasing the hypothesis underlying the most widely used equation set: that of Yanai (1973). The new equations set can be used as a basis to develop convective parameterizations, while being closer to that used in high resolution models (CRM). It is shown that this approach is relevant to build parameterization schemes: a scheme is developped, using this equations set, associated with an ascent scheme, a vertical velocity scheme, and a closure. The resulting convective parameterization is validated on a single-column test-bed. . .