CNRM-AROME

 Description

Depuis 2014, le CNRM s’est lancé dans les études climatiques à haute résolution en utilisant le modèle non-hydrostatique à aire limitée AROME comme modèle régional de climat à convection partiellement résolue (Convection-Permitting Regional Climate Model (CP-RCM) en anglais).
A Météo-France, le CP-RCM CNRM-AROME, avec une résolution horizontale de 2,5km et 60 niveaux verticaux, hérite de la plupart des avancées du modèle de prévision numérique du temps AROME : petite taille de la maille, description détaillée des surfaces, meilleure simulation des phénomènes convectifs grâce à une dynamique non-hydrostatique et à la résolution explicite de la convection profonde, schémas sophistiqués pour la microphysique, les nuages et la turbulence. Les paramétrisations physiques du modèle proviennent principalement du modèle de recherche Meso-NH, tandis que le coeur dynamique est le coeur spectral semi-lagrangien et semi-implicite non-hydrostratique d’ALADIN. Le modèle de surface utilisé est l’interface de surface externalisée SURFEX (Masson et al. 2013).
Avec une meilleure représentation des processus météorologiques étroitement liés à la topographie et aux phénomènes de petite échelle, des améliorations significatives sont attendues grâce à cette nouvelle génération de modèles climatiques (Prein et al. 2015, Déqué et al. 2016, Berthou et al. 2018, Coppola et al. 2018, Fumière et al. 2019).

 Simulations et versions

Actuellement, afin de limiter le saut de résolution, une stratégie de forçage en deux étapes est choisie pour fournir les conditions aux limites latérales au modèle CNRM-AROME. La fréquence de couplage est fixée à une heure. Le modèle intermédiaire est le modèle ALADIN-Climat (Daniel et al. 2018) avec une résolution de 12,5 km.

La première version climatique du modèle était basée sur le cycle 38t1 d’AROME (Seity et al. 2011). Les simulations climatiques ont été calculées sur le sud-est de la France. Les premières études ont porté sur la valeur ajoutée d’AROME pour la représentation des précipitations extrêmes à l’automne (Fumière et al. 2019) et sur la réponse future de ces événements au changement climatique (Déqué et al. 2016).

La version actuelle de CNRM-AROME est basée sur le cycle 41t1 (Termonia et al. 2018) avec deux modifications importantes depuis les premières simulations climatiques d’AROME :
- la correction COMAD (Malardel et Ricard. 2015) a été ajoutée afin de limiter les surestimations de précipitation et les vents irréalistes qui apparaissaient sous certaines conditions au voisinage des nuages convectifs.
- le modèle TEB (Town Energy Balance en anglais) pour la modélisation urbaine est activé (Masson 2000).

Le modèle CNRM-AROME permet au CNRM de participer au programme européen CORDEX Flagship Pilot Study (FPS) on convection (2016-) et au projet européen H2020-EUCP (EUropean Climate Prediction system, 2018-2022).

Deux grands domaines ont été définis pour les études à haute résolution avec CNRM-AROME41t1 : le domaine pan-alpin commun au FPS Convection et le domaine Nord-Ouest Europe qui est presque deux fois plus grand.

Fig : A gauche : Domaine pan-alpin à 2,5 km (640*540 = 345600 points) - A droite : Domaine Nord-Ouest Europe à 2,5 km (720*900 = 648000 points)

 Applications scientifiques

CNRM-AROME est un nouveau modèle de climat du CNRM et ses domaines d’application vont s’étendre dans les prochaines années. Les premières études réalisées avec AROME au CNRM portent sur :

  • l’étude de la valeur-ajoutée et des limites du CP-RCM AROME par rapport au RCM CORDEX standard ALADIN-Climat en utilisant la base de données observées de résolution horaire et kilométrique COMEPHORE (Fumière et al. 2019).
  • l’évaluation et la caractérisation de la variabilité et des tendances passées de phénomènes climatiques régionaux et d’extrêmes, comme les événements fortement précipitants avec de nouveaux outils d’évaluation comme le tracking de cellules convectives.
  • l’étude du changement climatique régional sur les extrêmes de précipitations dans le Sud-Est de la France (Déqué et al. 2016).
  • la contribution à l’initiative d’inter-comparaison multi-modèles de CP-RCM dans le cadre du programme CORDEX FPS convection et du projet EU HORIZON202020 EUCP.
  • les interactions entre le climat et la ville à l’échelle régionale et locale.

Les simulations climatiques CNRM-AROME pourront être également utilisées pour d’autres applications : orages d’été, processus météorologiques en zone de montagne, vents marins régionaux et flux air-mer intenses, îles méditerranéennes, zones côtières,...

 Où trouver les sorties du modèle CNRM-AROME ?

Les sorties du modèle CNRM-AROME sont disponibles sur demande.

 Contributeurs du CNRM

Antoinette Alias, Cécile Caillaud, Quentin Fumière, Aude Lemonsu, Benjamin Le Roy, Olivier Nuissier, Samuel Somot, Michel Déqué

 Publications associées à CNRM-AROME

Déqué M., Alias A., Rapport de recherche du CNRM 2014, Première tentative de simulation climatique avec AROME.

Déqué M., Alias A., Somot S., Nuissier O. (2016) Climate change and extreme precipitation : the response by a convection-resolving model. Research activities in atmospheric and oceanic modelling. CAS/JSC Working group on numerical experimentation. Report No.46 (available at http://www.wcrp-climate.org/WGNE/blue_book.html)

Termonia, P., Fischer, C., Bazile, E., Bouyssel, F., Brožková, R., Bénard, P., ... & Hamdi, R. (2018). The ALADIN System and its canonical model configurations AROME CY41T1 and ALARO CY40T1. Geoscientific Model Development, 11(1), 257.

Fumière Q., Déqué M., Nuissier O., Somot S., Alias A., Caillaud C., Laurentin O., Seity Y., Extreme rainfall in South-Eastern France during autumn : added value of a convection permitting regional climate model (under review).

Coppola, E., Sobolowski, S., Pichelli, E., Raffaele, F., Ahrens, B., Anders, I., ... & Caldas-Alvarez, A. (2019). A first-of-its-kind multi-model convection permitting ensemble for investigating convective phenomena over Europe and the Mediterranean. Climate Dynamics, 1-32.

Tabary, P., Dupuy, P., L’hennaf, G., Gueguen C., Moulin L., Laurantin O., Merlier C., Soubeyroux J-M. (2012). A 10-year (1997–2006) reanalysis of quantitative precipitation estimation over France : methodology and first results. IAHS Publ, vol. 351, p. 255-260.