TURBULENCE Bourges 2013

Turbulence Bourges 2013

Au cours d’une campagne de mesure réalisée dans le cadre d’un contrat de recherche (entre la société Léosphère, et la DGA, Météo-France intervenant en sous-traitance de Léosphère) en août 2013 à Bourges, l’observation de la turbulence par lidar Doppler a été évaluée à partir de deux anémomètres soniques, l’un fixe sur un mât de mesure et l’autre embarqué sous ballon captif.

Coordinateur Guylaine CANUT
Correspondant CNRM-GAME Guylaine CANUT
Équipes CNRM-GAME GMEI/4M GMEI/LISA GMEI/TRAMM
Début Juin 2013
Durée 1 an

 Objectifs

Le but de cette campagne était d’évaluer la qualité :
- (i) des moments d’ordre 2 des trois composantes du vent,
- (ii) de la TKE mesurée par la lidar
- (iii) de la TKE simulée par les modèles numériques atmosphériques dans la couche 40-300 mètres

 Apports du CNRM-GAME

L’équipe GMEI/4M a mis en œuvre pendant la durée de la campagne un anémomètre sonique sur un mât de 30m (fourni par la DGA). Elle a également déployé durant 5 journées une sonde de mesure de turbulence sous ballon captif. Ce déploiement à permis de continuer la validation de cette nouvelle sonde dans des conditions différentes que celles de la campagne BLLAST.

 Description du projet

Ce sont les processus turbulents de la Couche Limite Atmosphérique (CLA) qui sont principalement responsables des transferts entre la surface et l’atmosphère. La paramétrisation de ces processus est un maillon important de la physique des modèles de méso-échelle et elle repose sur un schéma en diffusion dont les coefficients d’échange dépendent en partie de l’énergie cinétique turbulente (TKE). C’est pourquoi l’observation en continu du profil vertical de ce paramètre présente un intérêt pour l’évaluation des modèles numériques atmosphériques.

La campagne de mesure a permis de confronter différents moyens d’observation in-situ (mât, ballon captif) et par télédétection, en l’occurrence le lidar Doppler. Cette instrument de télédétection permet notamment de mesurer le profil vertical de l’énergie cinétique turbulente et d’observer son évolution au cours de la journée.

D’un point de vue méthodologique, la qualité de l’estimation de la TKE par le lidar Doppler est évaluée par comparaison avec une sonde turbulente sous ballon captif positionnée à plusieurs hauteurs correspondant à différentes portes du lidar Doppler. La figure ci dessous présente l’altitude de la sonde sur une journée d’observation. Les traits pointillés schématisent les portes du lidar Doppler.

La figure ci-dessous compare la TKE calculée sur des périodes de 10 minutes à partir des différentes observations au cours de 4 journées consécutives. Les différentes observations in situ sont en accord avec celles observées par télédétection.

Cette expérience a montré que les modèles reproduisent correctement le cycle diurne de la turbulence, mais des différences sur son intensité sont mises en évidence. Le modèle a notamment tendance à produire des TKE plus faibles que dans la réalité. Cette étude met en lumière les nouvelles possibilités offertes par un lidar Doppler à partir des observations à hautes résolution du vent et de la turbulence afin d’améliorer la compréhension de la turbulence au sein de la CLA

 Références

  • Canut G., L. Thobois, A. Dabas, M. Renaudier, D. Legain, A. Bizard (2014) : Evaluation of the turbulence measured
    by Doppler lidar with sonic anemometer and atmospheric numerical models, ISARS, 28-31 January, Auckland, NZ.
  • Canut G., D. Legain, B. Piguet, E. Moulin, D. Tzanos (2014) : The eddy-covariance method applied in a tethered-
    balloon, poster presentation, 21 Symposium Boundary Layer and Turbulence (AMS), 9-13 June 2014, Leeds, UK.

 Partenaires

  1. DGA
  2. CNRM-GAME
  3. Léosphère