Convection

 La convection

La convection joue un rôle essentiel dans le climat terrestre : stratocumulus, cumulus, cumulonimbus conditionnent la circulation générale (orientation et force du vent sur Terre) et le régime des précipitations. Les activités humaines sont directement influencées par leurs effets : couverture nuageuse, averses, orages, rafales de vent, etc.

Figure 1 : Cumulus congestus. Les averses visibles ici sous le nuage y génèrent un arc-en-ciel.

Afin de mieux comprendre et prévoir les épisodes de convection, le CNRM mène des activités de recherche sur la théorie de la convection, sur sa modélisation numérique sur ordinateur, et organise des campagnes de mesure sur le terrain.

 Modélisation de la convection

Plusieurs types de modèles numériques permettent d’effectuer des prévisions opérationnelles ou des recherches sur les nuages convectifs (ARPEGE, ARPEGE-Climat, ALADIN, Méso-NH, AROME). Les équations qu’utilisent ces modèles sont différentes, suivant que l’on effectue des prévisions à très fine échelle (on cherche à prévoir chaque nuage convectif individuellement, avec ses courants ascendants et descendants, et la microphysique associée) ou à grande échelle (prévision du climat par exemple, où l’on s’intéresse à des prévisions sur l’ensemble du globe et sur des décennies).

Figure 2 : Exemple de prévision à 24h du modèle opérationnel de prévision globale opérationnelle ARPEGE. En dégradés de gris : nuages bas, moyens et élevés. En palettes de couleur : intensité des précipitations prévues entre 21h et 24h. Dans les tropiques, la plupart des précipitations sont d’origine convective, et ont été calculées ici par ARPEGE par une modélisation de la convection : un ensemble d’équations déterminant l’intensité des courants convectifs en fonction de paramètres tels l’instabilité verticale ou l’humidité disponible.

 La convection dans AROME

Le modèle de méso-échelle AROME possède une résolution suffisamment élevée (2.5 km) pour pouvoir résoudre explicitement les mouvements verticaux observés dans les phénomènes convectifs. Ceci est également rendu possible par une représentation plus réaliste des nuages et des hydrométéores grâce à ses variables microphysiques explicites (pluie, eau liquide, glace, neige, graupel) et grâce à l’introduction de l’énergie cinétique turbulente comme variable pronostique (à noter que les autres modèles tels que ARPEGE ou ALADIN possèdent également des variables microphysiques explicites ) . En outre AROME utilise une description plus fine de l’orographie et des paramètres de la surface ce qui permet un meilleur déclenchement de la convection dans les zones de relief notamment.

Fig 3 : Quantité totale d’hydrométéores prévue par AROME, prévision à 17H00 d’échéance pour la journée du 15 juin 2010
Réflectivité radar observée pour la même échéance

Comme on peut le constater sur la Fig 3, AROME représente de manière assez fine les phénomènes convectifs et permet ainsi de compléter l’information de précipitations apportée par les modèles de grande échelle comme ARPEGE.