Transport

Les processus d’échelle sous-maille redistribuent verticalement énergie, humidité, quantité de mouvement et traceurs dans l’atmosphère, jouant un rôle clé dans le couplage de l’atmosphère avec la surface, dans la circulation générale et dans la redistribution à grande-échelle des espèces traces, chimiques et des aérosols. Le transport par la convection sèche et peu profonde impacte directement la température et l’humidité près de la surface. La sous-estimation du transport vertical peut mener à la surestimation de l’humidité relative près de la surface induisant une sous-estimation de l’évaporation à l’origine de biais chauds de température dans les régions de stratocumulus océaniques (Hourdin et al., 2015). D’autre part, la différence d’intensité du mélange convectif entre la basse et la moyenne troposphère explique la moitié de la variance de la sensibilité climatique simulée par les modèles de climat (Sherwood et al., 2014). Enfin, les nuages bas étant la partie saturée de panaches convectifs initiés en surface (Lemonde and Pennel, 1976), une représentation correcte des flux verticaux est une condition nécessaire pour la bonne représentation des nuages de type cumulus et stratocumulus. Or, les modèles de prévision comme les modèles de climat ont encore des difficultés à représenter l’occurrence et l’évolution de la fraction, de la base et du sommet de ces nuages. De plus, le transport par la convection profonde est important pour une bonne représentation du cycle de vie des systèmes convectifs à l’origine de la majorité des précipitations, avec un impact direct sur la représentation du cycle diurne des pluies, mais aussi sur l’évolution des enclumes s’étalant au sommet des tours convectives, qui ont un fort impact radiatif (Bouniol et al, 2017). Dans tous les modèles français, le transport convectif sous-maille est représenté par des approches dites en flux de masse, dont les hypothèses de base nécessitent encore d’être évaluées et justifiées à l’aide d’observations et de simulations haute résolution. Dans ce contexte, deux enjeux apparaissent particulièrement importants dans les modèles actuels, le premier concerne la représentation de la convection peu profonde et de ses interactions avec la convection profonde ; le second la prise en compte de l’organisation méso-échelle des systèmes convectifs. Ces deux enjeux impliquent de s’assurer de la conservation de l’eau et de l’énergie par les paramétrisations physiques, en réfléchissant notamment aux variables les plus pertinentes à transporter (Marquet, 2015c), aux transferts d’échelles, et à l’adéquation entre la physique et la dynamique de grande-échelle.