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Meryl WIMMER

Post-Doctoral Researcher on Atmospheric Modelling

Stage de M2

Première Analyse de la campagne NAWDEX

Résumé

Malgré de constantes améliorations des modèles numériques de prévisions du temps, la prévisibilité des cyclones extratropicaux n'est pas encore optimale. En effet, des erreurs toujours présentes, continuent d'entâcher les prévisions. Une des sources d'erreurs concerne la représentation des processus diabatiques (microphysique des nuages, rayonnement etturbulence) notamment dans les bandes transporteuses d'air chaud ("Warm ConveyorBelt" en anglais ; WCB ci-après), une masse d'air chaud et humide qui s'élève au sein des dépressions et se dirige vers les pôles. C'est pourquoi le projet NAWDEX a vu le jour en 2014 dans le but d'accroître les connaissances relatives à l'impact de ces processus en altitude et d'améliorer leurs représentations dans les modèles numériques. Dans ce cadre, une campagne de mesure a été réalisée en automne 2016, avec 4 avions de recherche etdes instrumentations au sol en Islande et en Europe de l'Ouest.

Lors de ce stage, une première analyse de cette campagne a été effectuée, plus précisément, sur le cas du cyclone extratropical du 02 octobre 2016. L'objectif était d'étudier les processus diabatiques au sein de la WCB de cette dépression. Pour cela, nous nous sommes basés sur deux vols, effectués par l'équipe SAFIRE, ayant échantilloné la WCB. De nombreuses trajectoires lagrangiennes de type WCB, de 24h, initialisées le long du trajet des deux vols, ont été calculées à partir des sorties de deux versions du modèle ARPEGE : la version opérationnelle de 2016 et la version incluant le schéma de convection PCMT. Afin de déterminer l'effet des processus diabatiques sur les anticyclones d'altitude, l'analyse a été orientée vers une étude de la vorticité potentielle.

Les trajectoires WCB ont connu un fort chauffage, principalement dû à la chaleur latente et sensible des nuages stratiformes, lors de leur ascendance. Grâce à la décomposition de chaque source de vorticité potentielle, nous avons montré que la chaleur latente et sensible dégagée au sein des nuages convectifs et stratiformes principalement est à l'origine d'un apport de vorticité potentielle négatif en altitude. Cet apport explique l'intensification de l'anticylone présent sur la Scandinavie.

Par ailleurs, nous avons noté quelques différences entre les deux versions d'ARPEGE. Comparé à la version opérationnelle, la prévision comprenant PCMT semble avoir un schéma de convection moins actif qui laisse donc une place plus importante à la partie résolue. C'est pourquoi cette version d'ARPEGE engendre de plus forts mouvements ascendants de grande échelle responsables de dégagements de chaleur latente et sensible plus importants. Enfin, cette version a tendance à produire plus de vorticité potentielle négative en milieu de troposphère et la version opérationnelle plutôt en haute troposphère. Malgré ces différences, il nous est, pour l'instant, impossible de déterminer laquelle de ces versions est la plus réaliste.

Mots-clés : Bande transporteuse d'air chaud ; Trajectoire Langragienne ; ProcessusDiabatiques ; NAWDEX ;

Documents

Diapo de mi-stage :
Rapport de mi-stage :
Diapo :
Manuscript :

Articles Scientifiques

Wimmer, M. , Rivière, G., Arbogast, P., Piriou, J.-M., Delanoë, J., Labadie, C., Cazenave, Q., and Pelon, J. (2022): Diabatic processes modulating the vertical structure of the jet stream above the cold front of an extratropical cyclone: sensitivity to deep convection schemes, Weather and Climate Dynamics , 3, 863–882, doi: 10.5194/wcd-3-863-2022

Supplementary:
Rivière, G., Wimmer, M. , Arbogast, P., Piriou, J.-M., Delanoë, J., Labadie, C., Cazenave, Q., and Pelon, J. (2021): The impact of deep convection representation in a global atmospheric model on the warm conveyor belt and jet stream during NAWDEX IOP6, Weather and Climate Dynamics , 2, 1011–1031, doi : 10.5194/wcd-2-1011-2021

Supplementary:

Presentations (Anglais)

Wimmer, M. et al. : « Impact of deep convection parameterization of a global atmospheric model on the warm conveyor belts and the jet stream », Stormtracks 2022 : Midlatitude storm-tracks workshop , 29 May-3th June 2022, Oléron, France

Abstract:
Rivière, G. , Wimmer, M. et al. : « The impact of convection schemes of a global atmospheric model on the warm conveyor belt of NAWDEX IOP6: a comparison to airborne measurements », Virtual 4th Workshop NAWDEX , 8-9th Mars 2021, online
Poster:
Rivière, G. , Wimmer, M. et al. : « The impact of convection schemes of a global atmospheric model on the warm conveyor belt of NAWDEX IOP6: Lagrangian budgets », Virtual 4th Workshop NAWDEX , 8-9th March 2021, online
Rivière G. , Wimmer, M. et al. : « Microphysical and dynamical properties of warm conveyor belts near the SAFIRE Falcon flights during NAWDEX », Virtual Workshop : Warm Conveyor Belt – a challenge to forecasting , ECMWF, 10th March 2020, Reading, United Kingdom
Poster:
Rivière, G. , Wimmer, M. et al. : « Diabatic processes in the Warm Conveyor Belt of the Stalactite Cyclone - Sensitivity to two deep convection schemes of the global Météo-France model ARPEGE », Virtual Workshop : Warm Conveyor Belt – a challenge to forecasting , ECMWF, 10th March 2020, Reading, United-Kingdom
Rivière, G. , Wimmer, M. et al. : «Comparison between airborne remote sensing observations of an extratropical cyclone and short-term forecasts using a hierarchy of models », Workshop: Observational campaigns for better weather forecasts , ECMWF, 10-13th June 2019, Reading, United Kingdom

Abstract:
Rivière, G. , Wimmer, M. et al. : « Systematic comparison between RALI observations and Arpege ensemble forecasts along the flights of the SAFIRE Falcon », 2nd Workshop NAWDEX , 26-28th march 2019, Toulouse, France
Wimmer, M. et al. : « Diabatic processes in the Warm Conveyor Belt of the Stalactite Cyclone : sensitivity to the two convective parametrization schemes in ARPEGE », 2nd Workshop NAWDEX , 26-28th March 2019, Toulouse, France

Presentations (Français)

Wimmer, M. et al. : « Impact des schémas de convection profonde du modèle ARPEGEsur le Jet Stream et la bande transporteuse d’air chaud du Stalactite Cyclone », Réunion DIP-NAWDEX , 11th February 2022, online
Wimmer, M. et al. : « Impact des schémas de convection profonde du modèle ARPEGE sur une bande transporteuse d'air chaud lors de la POI6 de NAWDEX », Ateliers de Modélisation de l’Atmosphère - La convection atmosphérique , CIC, 8-12th March 2021, online

Abstract:
Wimmer, M. et al. : « Impacts des schémas de convection profonde du modèle ARPEGE sur la zone d’ascendance de la bande transporteuse d’air chaud du Stalactite Cyclone », Réunion DIP-NAWDEX , 9th February 2021, online
Rivière, G. , Wimmer, M. et al.: « Effet de la paramétrisation de la convection sur la bande transporteuse d’air chaud de la dépression Stalactite et sur le courant jet d’altitude », Réunion DIP-NAWDEX , 9th February 2021, online
Rivière, G. , Wimmer, M. et al.: « Systematic comparison between RALI observations and ARPEGE ensemble forecasts along the flights of the SAFIRE Falcon », Réunion DIP-NAWDEX , 25th February 2020, Toulouse, France
Wimmer, M. et al. : « Diabatic processes in the Warm Conveyor Belt of the Stalactite Cyclone- Sensitivity to the two deep convection schemes in ARPEGE », Réunion DIP-NAWDEX , 25th February 2020, Toulouse, France
Wimmer, M. et al. : « Processus diabatiques le long de la bande transporteuse d’air chaud dans la dépression Stalactite : sensibilité à deux schémas de paramétrisation de la convection dans ARPEGE », Réunion DIP-NAWDEX , 29th January 2019, Toulouse, France
Rivière, G. , Wimmer, M. et al.: « Evaluation des prévisions ARPEGE sur la période NAWDEX et lien avec la dynamique des bandes transporteuses d’air chaud », Réunion DIP-NAWDEX , 29th January 2019, Toulouse, France