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ROCHETIN


nteraction entre processus de surface et convection profonde sur les continents tropicaux : représentation dans un modèle de climat

 Le 12-07-2012


Membres du jury :
Hervé Le Treut - IPSL - Examinateur
Jean-Pierre Chaboureau - LA - Rapporteur
Anton Beljaars - ECMWF - Rapporteur
Francoise Guichard - CNRM,GAME - Examinatrice
Jean-Luc Redelperger - LPO - Examinateur
Fabio D'Andréa - LMD/ENS - Examinateur
Jean-Yves Grandpeix - LMD/UPMC - Directeur de thèse

Résumé :
Le but de cette thèse est de montrer que les mécanismes de couplage entre la convection profonde et son environnement local, au travers des processus sous nuageux et de surface, affectent son déclenchement, et par là non seulement le cycle diurne mais aussi la variabilité inter-diurne de la convection nuageuse. L'analyse de ces couplages à travers le prisme l'équilibre radiatif convectif, d'une part, et leur meilleure représentation par l'introduction d'une paramétrisation stochastique du déclenchement, d'autre part, sont exclusivement menées au moyen du GCM unicolonne du LMD (LMDZ). L'Equilibre Radiatif Convectif (ERC) nous permet d'identifier le signature climatique de la nouvelle paramétrisation.

On pose en premier la question de savoir quelle est la sensibilité de la convection profonde aux conditions de surface à l'équilibre. On travaille d'abord dans un cadre idéalisé en Equilibre Radiatif Convectif et sans couplage avec le rayonnement et le sol (les conditions de surface sont prescrites en température et en coefficient d'évapo-transpiration). Ce cas très simplifié nous permet d'évaluer comment évolue le poids relatif de chaque processus sous-maille selon le partitionnement entre flux sensible et flux latent. Ensuite on se place dans un cadre plus réaliste, avec un ERC continental comportant un cycle diurne, un rayonnement et une surface couplés à l'atmosphère, et enfin une hydrologie simplifiée. Une analyse de sensibilité de la convection continentale à l'humidité de surface menées dans le SCM (Single Column Model) et comparée avec des données satellites montre un bon accord entre l'ERC continental et les observations.
On se penche ensuite sur les interactions entre la convection profonde et les processus sous-nuageux aux échelles de temps courtes: en particulier sur la problématique de la transition vers la convection profonde sur continents. D'aprés l'analyse statistique d'une simulation LES d'un cas de déclenchement d'orage isolé sur sol semi-aride (cas AMMA), on propose une formulation stochastique du déclenchement. Cette dernière est ensuite intégrée, sous la forme d'une paramétrisation, au GCM du LMD (LMDZ) puis testée au travers de cas d'études 1D variés, sa valeur ajoutée par rapport à l'ancienne paramétrisation est aussi discutée. Enfin cette nouvelle paramétrisation est analysée dans le cadre de l'ERC continental, et on y retrouve le même effet sur la variabilité intra-diurne et inter-diurne de la convection que celui diagnostiqué avec les cas réalistes 1D et le modèle 3D. L'ERC contiendrait donc l'empreinte climatique de cette nouvelle paramétrisation.


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