Initiation de la convection au-dessus des Vosges et de la Forêt Noire au cours de la campagne COPS : approche multi-instrumentale appliquée au 15 juillet 2007

• Auteur / Autrice : Christophe Merlet
• Direction : Cyrille Flamant, Sophie Bastin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de l'atmosphère
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

GPS

Lidar

Forêt-Noire (Allemagne ; massif)

Allemagne

Vosges (France)

France

Convection (météorologie)

Mots clés libres

Variabilité de la vapeur d’eau à mésoéchelle

Inhibition de la convection

Couches sèches

Modèle à mésoéchelle

Résumé

La prévision des orages est un des problèmes majeurs de la prévision météorologique, aussi bien pour l’anticipation des situations où des phénomènes sont observés que pour les cas qui ne déclenchent pas de convection. La campagne COPS (Convective and Orographically-induced Precipitation Study) qui a eu lieu durant l’été 2007 au-dessus des Vosges et de la Forêt Noire a été l’occasion d’utiliser un jeu de données multi-instrumental complet pour étudier la variabilité à méso-échelle de la vapeur d’eau dans la basse troposphère, et son impact sur l’initiation ainsi que l’inhibition de la convection. L’effort d’analyse s’est notamment concentré sur les couches sèches observées maintes fois en période pré-convective durant la campagne. Sur la base de l’étude de cas du 15 juillet 2007, les travaux menés ont montré les processus qui gouvernent ces couches sèches et le rôle de ces dernières dans l’inhibition de la convection. Ces processus sont liés aussi bien à des advections à l’échelle régionale de structures sèches qu’à des processus plus locaux liés principalement à l’impact du relief sur le flux de basse couche et au forçage orographique diurne. Le travail autour de cette étude de cas a également permis de montrer l’intérêt de la tomographie GPS pour l’étude de la variabilité spatio-temporelle de la vapeur d’eau à l’échelle régionale. De même, le modèle à aire limité Méso-NH a été utilisé pour aider à l’interprétation des processus comme pour calculer des rétrotrajectoires pour comprendre l'origine des masses d'air étudiées. Une analyse critique de la représentation des couches sèches dans le modèle a également été effectuée.

Storms prediction is one of the major problems of weather forecasting, regarding both the anticipation of situations in which convective phenomena are observed and cases for which convection does not initiate. The COPS (Convective and orographically-induced Precipitation Study) campaign which took place during the summer of 2007 over the Vosges and the Black Forest was an opportunity to use a complete multi- instrumental dataset to study the mesoscale variability of water vapor in the lower troposphere, and its impact on the initiation and inhibition of convection. The present work is focused particularly on dry layers observed many times in pre- convective conditions during the campaign. Based on the case study of 15 July 2007, the work details the processes that govern these dry layers and the role they play in the inhibition of convection. These processes involve regional advection of dry structures as well as more local processes related mainly to the impact of the topography on the impinging flow as well as diurnal orographic forcing. The analysis of the synoptic origin of dry air masses impacting the COPS region was also studied. Work around this case study also highlighted the worth of GPS tomography to study the spatial and temporal variability of water vapor at the regional scale. Similarly, the limited area model Meso-NH was used to assist in the interpretation process as well as to calculate air masses back-trajectories. A critical analysis of the representation of the dry layers in the model was also performed.