Author: Charles Fravalo
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Languages : fr
Pages : 165

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Pages : 166

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Author: Hervé Giordani
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Languages : fr
Pages : 243

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C'EST GRACE A L'IMPORTANT JEU DE DONNEES COLLECTEES AU COURS DE L'EXPERIENCE SEMAPHORE 1993 (EYMARD ET AL., 1996), QU'UN CYCLE D'ANALYSES - PREVISIONS A ETE MIS EN OEUVRE PENDANT LA PHASE 3 (42 JOURS) DE LA CAMPAGNE, AVEC LE SYSTEME D'ASSIMILATION ARPEGE DE METEO-FRANCE, ADAPTE AU SITE DE L'EXPERIENCE. CES RE-ANALYSES ATMOSPHERIQUES ET DE TEMPERATURE DE SURFACE (SST) ONT ETE REALISEES AVEC UNE VERSION ETIREE DU MODELE ARPEGE AUTORISANT UNE RESOLUTION D'ENVIRON 30KM SUR LE DOMAINE EXPERIMENTAL. LES CHAMPS OBTENUS ONT ETE COMPARES A DES DONNEES NON INCLUSES DANS LA RE-ANALYSE. CEUX-CI RESTITUENT CORRECTEMENT LE MEANDRE DU FRONT OCEANIQUE DES ACORES AINSI QUE LES STRUCTURES ATMOSPHERIQUES OBSERVEES PAR LES AVIONS ET NOTAMMENT LES FORTES INVERSIONS SURMONTANT LA COUCHE LIMITE. GRACE A UNE SST REALISTE, LES FLUX TURBULENTS DE SURFACE PREVUS PAR LE MODELE ARPEGE SE COMPARENT BIEN AUX FLUX DEDUITS PAR METHODE INERTIO-DISSIPATIVE (DUPUIS ET AL., 1996) TOUT AU LONG DE LA PERIODE RE-ANALYSEE. PAR CONTRE LES FLUX SOLAIRE ET INFRA-ROUGE EN SURFACE PRESENTENT D'IMPORTANTS BIAIS PAR RAPPORT AUX DONNEES DU BATEAU : ILS SONT DUS A L'INCAPACITE DU MODELE A PREVOIR CORRECTEMENT LES NUAGES DE COUCHE LIMITE. EN RAISON DES CONDITIONS ANTICYCLONIQUES PRESENTES AU COURS DES 11, 12 ET 13 NOVEMBRE 1993, CES TROIS JOURNEES ONT ETE RETENUES POUR L'ETUDE DE LA STRUCTURE DE LA COUCHE LIMITE ATMOSPHERIQUE MARINE (CLAM). LES OBSERVATIONS AEROPORTEES AINSI QUE LES SIMULATIONS ARPEGE, ONT MIT EN EVIDENCE LA PRESENCE D'UN FRONT THERMIQUE ATMOSPHERIQUE FORTEMENT NON STATIONNAIRE DANS LA CLAM, A TRAVERS LEQUEL LA VITESSE DU VENT VARIE SYSTEMATIQUEMENT. EN RAISON DU CARACTERE FORTEMENT AGEOSTROPHIQUE DU VENT, L'ETUDE DE L'ECOULEMENT EST ABORDEE A L'AIDE DES EQUATIONS DE SAWYER - ELIASSEN (1963) ET DE L'EQUATION AUX VITESSES VERTICALES QUI EN DECOULE (HOSKINS, 1978). CETTE APPROCHE, UTILISEE DANS LES ETUDES DE FRONTOGENESE (KEYSER ET PECNICK, 1986), PERMET D'IDENTIFIER LES PROCESSUS PHYSIQUES PRODUCTEURS D'AGEOSTROPHISME ET, DE MIEUX COMPRENDRE LA STRUCTURE DE L'ECOULEMENT. CES PROCESSUS ONT D'ABORD ETE PARTIELLEMENT DIAGNOSTIQUES SUR LES PREVISIONS ARPEGE, PUIS PRECISES AVEC UNE SIMULATION A MAILLE PLUS FINE (5KM) REALISEE AVEC LE MODELE NON-HYDROSTATIQUE MESO-NH DU CNRM ET DU LA POUR LA JOURNEE DU 12 NOVEMBRE. CETTE SIMULATION A ETE INITIALISEE ET FORCEE AUX FRONTIERES LATERALES PAR LES RE-ANALYSES ARPEGE. L'ANALYSE DE CES SIMULATIONS A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE DEUX RESULTATS IMPORTANTS QUI PERMETTENT D'EXPLIQUER LA STRUCTURE DU VENT AU DESSUS D'UN FRONT OCEANIQUE EN CONDITIONS REELLES : _ ENTRE LA SURFACE ET 200M D'ALTITUDE, LE BILAN DES FORCAGES THERMIQUE ET DYNAMIQUE EST FORTEMENT COUPLE AU FORCAGE PAR LES FLUX TURBULENTS DE CHALEUR. DANS CETTE TRANCHE ATMOSPHERIQUE, LA CORRELATION ENTRE CES DEUX CONTRAINTES EST FORTEMENT NEGATIVE, ET SUGGERE QUE LA CIRCULATION AGEOSTROPHIQUE ET LES FLUX TURBULENTS DE CHALEUR S'AJUSTENT MUTUELLEMENT DE FACON A S'EQUILIBRER, ET VERIFIENT DE CE FAIT LE PRINCIPE D'INDUCTION PAR ANALOGIE A L'ELECTROMAGNETISME (LOI DE LENZ) ET PLUS GENERALEMENT, LE PRINCIPE DE LE CHATELIER EN PHYSIQUE. ON PEUT ASSIMILER CE DOMAINE A UNE COUCHE LIMITE INTERNE POUR LA DYNAMIQUE. _ DES CIRCULATIONS CELLULAIRES AGEOSTROPHIQUES APPARAISSENT ET CELLES-CI SONT PRINCIPALEMENT GENEREES PAR LE FORCAGE THERMIQUE CINEMATIQUE. TOUTEFOIS ELLES SONT DIFFICILEMENT IDENTIFIABLES CAR ELLES SONT NOYEES DANS UN ECOULEMENT SYNOPTIQUE MARQUE, CE QUI EST CONFIRME PAR LES OBSERVATIONS AEROPORTEES.

Author: Dominique Lambert (auteur d'une thèse en géophysique)
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Languages : en
Pages : 238

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LE TRAVAIL PRESENTE EST CONSACRE A UNE ETUDE DE LA STRUCTURE MOYENNE ET TURBULENTE DE LA COUCHE LIMITE ATMOSPHERIQUE AU DESSUS DE L'OCEAN, REALISEE A PARTIR DES DONNEES DE LA CAMPAGNE SEMAPHORE. LES OBJECTIFS DE CETTE EXPERIENCE, QUI S'EST DEROULEE A L'AUTOMNE 1993 DANS LA REGION DES ACORES, ETAIT D'ETUDIER LES INTERACTIONS ENTRE L'OCEAN ET L'ATMOSPHERE A PARTIR DE MESURES REALISEES DANS L'OCEAN, A SA SURFACE ET DANS LA COUCHE LIMITE ATMOSPHERIQUE. CE TRAVAIL S'EST APPUYE PRINCIPALEMENT SUR LES DONNEES RECUEILLIES PAR DEUX AVIONS DE RECHERCHE INSTRUMENTES. LA VALIDATION DES DONNEES REALISEE EN COMPARANT ENTRE ELLES LES MESURES EFFECTUEES PAR PLUSIEURS PLATES-FORMES AINSI QU'UNE ESTIMATION DES ERREURS LORS DU CALCUL DES FLUX ONT PERMIS, TOUT D'ABORD, DE FIXER LES LIMITES DE L'ANALYSE PHYSIQUE. POUR REALISER CETTE ANALYSE, LA PERTINENCE DE LA NOTION DE COUCHE DE MELANGE, PERMETTANT DE DEFINIR LES ECHELLES CARACTERISTIQUES EN VUE DE LA PARAMETRISATION DE LA COUCHE LIMITE, A ETE MISE EN LUMIERE. L'ANALYSE STATISTIQUE DE LA STRUCTURE TURBULENTE DE LA COUCHE LIMITE A ENSUITE ETE REALISEE EN DETAILS. UNE ANISOTROPIE DES ECHELLES TURBULENTES LIEE A UN ETIREMENT DES STRUCTURES DANS L'AXE DU VENT MOYEN A ETE MISE EN EVIDENCE. LES CONSEQUENCES QUI EN DECOULENT ONT ETE ETUDIEES. LES PROFILS DES PRINCIPAUX PARAMETRES TURBULENTS ONT ETE ETABLIS EN UTILISANT LA NORMALISATION PAR LES ECHELLES CONVECTIVES. LES RESULTATS ONT ETE COMPARES A DES ETUDES PRECEDENTES EN COUCHE LIMITE CONVECTIVE. ENFIN, LA VARIABILITE DE L'ETAT DE COUPLAGE DE LA COUCHE NUAGEUSE AVEC LA COUCHE MELANGEE OBSERVEE AU COURS D'UNE JOURNEE A MOTIVE UNE ANALYSE LAGRANGIENNE DE LA COUCHE LIMITE A STRATOCUMULUS. CETTE ETUDE, REALISEE A PARTIR DES MESURES AEROPORTEES ET DU BATEAU ET CONFIRMEE PAR L'IMAGERIE SATELLITALE, A MONTRE QUE LES STRUCTURES NUAGEUSES SE DEPLACAIENT DANS LE FLUX MOYEN SANS DEFORMATION IMPORTANTE SUR UNE PERIODE DE L'ORDRE DE DEUX HEURES.

Author: Catherine Rio
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Languages : fr
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L’objectif principal de cette thèse est d’améliorer la représentation du cycle diurne des nuages convectifs dans les modèles de circulation générale atmosphérique grande-échelle. La sous-estimation des nuages bas, le déclenchement prématuré des précipitations convectives ainsi que leur arrêt prématuré en fin de journée sont des biais communs à la plupart des modèles de climat. L’amélioration de ces différents aspects passe notamment par une représentation plus réaliste des mouvements convectifs de la couche limite atmosphérique. Pour cela, les processus en jeu dans la turbulence de couche limite, la convection sèche et nuageuse, peu profonde et profonde, sont d’abord étudiés à l’aide d’observations et de simulations haute résolution. Cela permet d’établir les hypothèses à la base de la paramétrisation que l’on souhaite développer. Pour essayer de prendre en compte toutes les échelles de turbulence observées dans la couche limite convective, on combine à un schéma diffusif classique une paramétrisation en flux de masse représentant les structures cohérentes de la couche limite : le modèle du thermique nuageux. Le schéma est principalement testé dans une version unicolonne du modèle LMDZ, développé au Laboratoire de Météorologie Dynamique, sur des cas particuliers de convection continentale, sèche et nuageuse, peu profonde et profonde, et évalué à partir d’observations et de simulations haute résolution. La représentation explicite d’un panache ascendant entraînant et détraînant, ainsi que d’une subsidence compensatoire dans l’environnement, permet d’améliorer le cycle diurne de la couche limite et des cumulus qui se forment par beau temps. Cette meilleure représentation des nuages de couche limite a par ailleurs des répercussions sur le cycle diurne de la convection plus profonde associée aux orages et prise en compte par une paramétrisation indépendante. Le contrôle du déclenchement et de l’intensité de la convection profonde par les processus dits sous-jacents, de couche limite d’une part et liés à la formation de poches froides sous le système convectif précipitant d’autre part, permet de retarder le déclenchement des précipitations de plusieurs heures et de les maintenir plus tard dans la soirée. Enfin, les développements effectués sont adaptés à la représentation de la convection induite par les feux de biomasse dans les Tropiques. Initialisé par les caractéristiques des feux dans ces régions, le modèle du thermique nuageux devient celui du pyro-thermique nuageux, avec des panaches qui restent confinés dans la couche limite mais peuvent aussi percer jusqu’à la moyenne troposphère. Les différentes paramétrisations évoquées sont destinées à faire partie de la nouvelle version 3D de LMDZ, en vue des simulations climatiques à effectuer dans le cadre du prochain rapport du Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat (GIEC).

Author: Laurent Navarro
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Languages : fr
Pages : 283

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Le modèle SeaCluse décrit les interactions non linéaires entre les aérosols marins et les champs scalaires de température et d'humidité dans la couche de surface atmosphérique marine. Les buts de cette étude sont l'amélioration et l'exploitation du modèle. La principale amélioration est l'extension du domaine de calcul dans la couche limite atmosphérique marine pour une libre dispersion des gouttes dans la basse atmosphère. Elle est réalisée par le préprocesseur météorologique MPP et une paramétrisation de la turbulence basée sur Galperin et al. (1988). L'exploitation de ce modèle SeaCluse consiste à introduire les gouttes d'écume avec différentes dynamiques initiales. Selon leur dynamique initiale, elles peuvent avoir un impact significatif sur les flux de chaleur. Les profils de concentration, de température, d'humidité résultants du modèle SeaCluse sont aussi utilisés dans des modèles pour prévoir la transmission et la réfraction électromagnétique dans la couche de surface marine.

Author: Laurent Navarro
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Le modèle SeaCluse décrit les interactions non linéaires entre les aérosols marins et les champs scalaires de température et d'humidité dans la couche de surface atmosphérique marine. Les buts de cette étude sont l'amélioration et l'exploitation du modèle. La principale amélioration est l'extension du domaine de calcul dans la couche limite atmosphérique marine pour une libre dispersion des gouttes dans la basse atmosphère. Elle est réalisée par le préprocesseur météorologique MPP et une paramétrisation de la turbulence basée sur Galperin et al. (1988). L'exploitation de ce modèle SeaCluse consiste à introduire les gouttes d'écume avec différentes dynamiques initiales. Selon leur dynamique initiale, elles peuvent avoir un impact significatif sur les flux de chaleur. Les profils de concentration, de température, d'humidité résultants du modèle SeaCluse sont aussi utilisés dans des modèles pour prévoir la transmission et la réfraction électromagnétique dans la couche de surface marine.

Author: Anne Réchou
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Languages : fr
Pages : 183

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UNE ANALYSE DE LA STRUCTURE DE LA COUCHE LIMITE ATMOSPHERIQUE AU-DESSUS DE L'OCEAN A ETE REALISEE A PARTIR DES MESURES AEROPORTEES EFFECTUEES PENDANT L'EXPERIENCE SOFIA, DANS LA REGION DES ACORES, EN 1992. LES CONDITIONS GENERALES DE L'EXPERIENCE ETAIENT CARACTERISEES PAR DES SITUATIONS METEOROLOGIQUES ANTICYCLONIQUES, AVEC DES VENTS FAIBLES, DES FLUX DE SURFACE FAIBLES, DONC UNE INSTABILITE TRES MODEREE. LA COUCHE LIMITE ETAIT SURMONTEE DE STRATOCUMULUS NON HOMOGENES, CONSTITUANT UNE COUCHE NUAGEUSE NON COUPLEE AVEC LA COUCHE DE MELANGE DIRIGEE PAR LES FLUX DE SURFACE. L'ETUDE DES PRINCIPAUX MOMENTS TURBULENTS MONTRE QUE, MALGRE UNE FLOTTABILITE A LA SURFACE FAIBLE, LA COUCHE DE MELANGE SE COMPORTE COMME UNE COUCHE LIMITE CONTINENTALE CONVECTIVE, MAIS SANS ENTRAINEMENT IMPORTANT AU SOMMET. UNE TECHNIQUE D'ECHANTILLONNAGE CONDITIONNEL, APPLIQUEE AUX SIGNAUX TURBULENTS, A PERMIS DE CARACTERISER LES DIFFERENTES PARTICULES QUI COMPOSENT LE CHAMP TURBULENT DANS LA COUCHE LIMITE. CES PARTICULES ONT ETE DECRITES PAR LA SURFACE QU'ELLES OCCUPENT ET PAR LES QUANTITES QU'ELLES TRANSFERENT. L'ANALYSE SPECTRALE DES SIGNAUX A PERMIS D'ANALYSER LES DIFFERENTES ECHELLES DE MOUVEMENT, ET DE QUANTIFIER LEUR IMPORTANCE RESPECTIVE DANS LES TRANSFERTS TURBULENTS. ENFIN, LES DONNEES OBTENUES SUR UNE SITUATION PARTICULIERE DE L'EXPERIENCE ONT PU ETRE COMPAREES AUX SORTIES D'UN MODELE DE TYPE LARGE EDDY SIMULATION

Author: Olivier Geoffroy
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Languages : fr
Pages : 192

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Les nuages de couche limite sont une composante importante du système climatique terrestre de part leur rôle dans le bilan radiatif planétaire, la circulation générale, le cycle de l'eau et leur sensibilité au forçage aérosol (premier et second effet indirect des aérosols). La précipitation est un des processus clé pilotant leur évolution, la transition entre les différents régimes, et est le principal processus mis en jeu dans le second effet indirect des aérosols. La rétroaction radiative des nuages ainsi que le forçage des aérosols constituent tout deux des incertitudes majeures dans les études de changements climatiques. L'objectif de cette étude est d'améliorer la représentation de la formation des précipitations dans les stratocumulus et plus particulièrement évaluer sa sensibilité au forçage des aérosols, à partir de simulations LES. Dans ce but, le modèle méso-NH a été couplé avec des paramétrisations bulk de la microphysique parmi les plus sophistiqués, basés sur le schéma bulk à deux moments de Khairoutdinov and Kogan (2000) (KK00).

Author: Cécile Renaudie
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Languages : fr
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Une bonne représentation des couches limites atmosphérique et océanique, ainsi que des interactions entre celles-ci est essentielle à la prévision numérique du temps au dessus des océans. Les modèles numériques actuels ont une résolution de plus en plus fine, et cherchent à reproduire le maximum de phénomènes à diverses échelles de temps et d'espace. Dans le cadre de cette thèse, nous utilisons AROME (Application de la Recherche à l'Operationnel à MésoEchelle), un modèle de prévision numérique du temps à mésoéchelle, ainsi qu'HYCOM (HYbrid Coordinate Ocean Model), un modèle de circulation générale océanique en coordonnées hybrides. Dans une première partie, après avoir décrit ces deux outils, ainsi que les manières de calculer les flux turbulents représentant les interactions entre l'océan et l'atmosphère, la sensibilité des deux modèles à une variation de leurs paramètres de surface respectifs a été investiguée, à travers l'étude d'un cas de stratocumulus marin pour AROME, et de l'identification des paramètres atmosphériques impactant la température, la salinité et l'évolution de la couche de mélange océanique pour HYCOM. Une bonne représentation de cette dernière nécessite la prise en compte de deux aspects : la paramétrisation et la discrétisation verticale. Concernant le deuxième aspect, nous avons mis en place, dans une deuxième partie, une méthode qui permet de modifier la discrétisation verticale de HYCOM à chaque pas de temps afin de respecter la profondeur de la couche de mélange, et ce afin de pallier un problème de résolution verticale lors de phases d'approfondissement de celle-ci. L'aspect physique de la représentation de la couche de mélange océanique est ensuite considéré dans une troisième partie. Des données de deux campagnes de mesures s'insérant dans le projet MOUTON (Modélisation Océanique d'Un Théâtre d'Opérations Navales), ont été collectées par le SHOM (Service Hydrographique et Océanographique de la Marine) en mer d'Iroise en mai 2007 et août 2008. Celles-ci sont utilisées pour valider d'une part le schéma de mélange vertical océanique KPP (K Profile Parameterization) et d'autre part le modèle atmosphérique AROME.En effet, les prévisions de ce dernier sont comparées aux observations d'une bouée en 2007 (puisqu'aucune observation atmosphérique n'a été réalisée pendant cette campagne), et aux mesures des paramètres de surface ainsi qu'aux radiosondages réalisés en 2008. Les observations et prévisions d'AROME sont utilisés comme forçages d'HYCOM, et, finalement, le schéma de mélange vertical KPP permet de représenter correctement la réalité des observations océaniques.