LEFE TurbDeepCloud

Turbulence dans les nuages convectifs profonds

TurbDeepCloud

Représentation de la turbulence dans les nuages convectifs profonds dans les CRM et LES

Le projet TurbDeepCloud vise à caractériser la turbulence dans les nuages convectifs profonds et à améliorer sa représentation aux échelles kilométrique et hectométrique en utilisant des LES (Large Eddy Simulations) comme simulations de référence.

Coordinateur CNRM-GAME (Météo-France CNRS)
Correspondant CNRM-GAME Didier Ricard
Équipes CNRM-GAME GMME/PHY-NH
Type projet LEFE INSU
Début janvier 2018
Durée 3 ans

Objectifs

But : caractériser la turbulence dans les nuages convectifs profonds et améliorer sa représentation aux échelles kilométriques et hectométriques en utilisant des LES comme simulations de référence

 (Objectif 1) Caractérisation des flux turbulents au sein des nuages convectifs

 (Objectif 2) Caractérisation de la turbulence aux bords des nuages

 (Objectif 3) Identification des structures cohérentes dans les nuages convectifs

 (Objectif 4) Evaluation de l’entrainement/ détrainement à partir des LES

 (Objectif 5) Visualisation scientifique 3D

Apports du CNRM-GAME

L’enjeu pour le CNRM est d’améliorer les paramétrisations de la turbulence au sein des nuages convectifs pour les modèles aux échelles kilométrique et hectométrique et améliorer nos connaissances sur l’interaction entre la convection profonde et la turbulence.

Description du projet

L’objectif général de ce projet est de caractériser la turbulence dans les nuages convectifs profonds et d’améliorer sa représentation aux échelles kilométrique et hectométrique en utilisant des LES comme simulations de référence. On portera une attention particulière à la caractérisation des flux turbulents aux échelles kilométrique et hectométrique afin d’améliorer le schéma de turbulence. On quantifiera les processus d’entraînement et détraînement pour des cumulonimbus. On extraira les structures cohérentes turbulentes présentes au sein des nuages. La turbulence aux bords des nuages sera étudiée à l’aide de LES ayant une résolution de quelques mètres. Le développement de la convection et son interaction avec la turbulence seront examinés à l’aide d’une visualisation 3D.

On cherchera ainsi à répondre aux questions suivantes :
 Quel est l’impact de la turbulence sur les systèmes convectifs ?
 Quelles sont les tailles caractéristiques des structures cohérentes turbulentes ?
 Comment identifier de manière objective ces structures et les visualiser ?
 Quel est l’impact du détraînement et de l’entraînement aux bords et aux sommets des nuages convectifs ? Que représente l’entraînement sommital par rapport à l’entraînement latéral ?
 Comment estimer au mieux ces quantités à partir de simulations LES ?
 Quelles sont les instabilités à l’origine de la turbulence aux bords de nuages ?
 Quel type de paramétrisations est le plus adapté pour représenter la turbulence dans les nuages ?
 Quel est l’impact du mélange turbulent aux bords de nuages sur la microphysique ?

Ceci sera mis en œuvre en utilisant des méthodes mathématiques pertinentes et en s’appuyant sur des LES de convection profonde réalisées avec le modèle de recherche Méso-NH.

Le programme de travail se décline en cinq actions principales :
Action 1 : Flux turbulents au sein des nuages convectifs (CNRM)
Action 2 : Turbulence aux bords des nuages (CNRM)
Action 3 : Identification des structures cohérentes dans les nuages convectifs (CNRM, LJK)
Action 4 : Evaluation de l’entraînement / détraînement à partir des LES (CNRM)
Action 5 : Visualisation scientifique 3D (LJK, CNRM)

Partenaires

Consortium de 2 partenaires :

  1. (CNRM - Météo-France/CNRS)
  2. (LJK - Grenoble Université/INRIA)