Note publique d'information : Dans le cadre des responsabilités du CMRS de la Réunion et des axes de recherche du
LACy et du CNRMGAME, cette thèse a été proposée pour explorer diverses pistes visant
à améliorer la description des cyclones et leur prévision dans un modèle à méso-échelle
sur l'océan Indien. Deux axes principaux ont été envisagés : l'utilisation de pseudo-observations
de contenu intégré en vapeur d'eau (TCWV) dérivé des analyses du CEPMMT dans les zones
nuageuses / pluvieuses conjointement à l'utilisation d'un bogus de vents 3D pour contraindre
la position, la taille et l'intensité des cyclones tropicaux et l'utilisation des
variances d'erreur "du jour" dans l'algorithme d'assimilation. Tant l'analyse et la
prévision de la position que celles de l'intensité nous intéressent : les diagnostics
sont donc ciblés sur les améliorations de celles-ci. Attendu que les cyclones tropicaux
présentent une large zone nuageuse / pluvieuse dépourvue d'observations assimilées,
nous nous intéressons aux impacts des pseudo-données de TCWV dans ces zones, données
susceptibles d'apporter une information nouvelle, aidant à mieux contraindre l'analyse.
Les pseudo-observations de TCWV en milieu nuageux / pluvieux sont obtenues à partir
d'un algorithme construit en corrélant le TCWV des analyses 1D-VAR du CEPMMT avec
les températures de brillance microondes des instruments SSM/I sur le sud-ouest de
l'océan Indien. Ces données sont assimilées en mode 3D-VAR dans le modèle ALADIN Réunion
ainsi qu'un bogus de vents 3D développé à la CRC. L'étude de 5 semaines couvre trois
cyclones intenses sur ce bassin, en 2007. Les impacts sont très positifs en terme
de réduction d'erreur de position : plus de 75% de réduction de cette erreur à l'analyse
et un impact de ce meilleur positionnement dans les prévisions, avec un impact positif
et statistiquement significatif jusqu'à 24h. L'apport des données de TCWV est notable
en terme d'amélioration structurelle : dans une comparaison aux données de pluies
instantanées du satellite TMI, l'expérience assimilant le bogus de vents 3D et les
données de TCWV nuageuses / pluvieuses ressort comme étant la plus réaliste. Le rayon
des vents maximaux, la position des bandes spiralées périphériques et les asymétries
des cyclones tropicaux sont mieux décrits grâce au cyclage du TCWV et sont en meilleur
accord avec les observations TMI. Pour explorer les impacts d'une cascade d'échelle
d'ALADIN Réunion, une version du modèle AROME a été implémentée sur une partie du
bassin du sud-ouest de l'océan Indien et intégrant la Réunion. L'orographie plus réaliste
du modèle AROME Réunion à 4 km de résolution horizontale permet de bien capturer les
précipitations cycloniques. Les réflectivités radar simulées semblent cohérentes avec
les structures observées par le radar du Colorado à l'île de la Réunion et les structures
de fine échelle sont moins étalées mais plus intenses dans AROME Réunion...
Note publique d'information : Is part of the responsibilities of the RSMC of La Reunion and in line with the research
topics of the LaCy and the CNRM-GAME, this PhD thesis has been suggested so as to
investigate leads that would help better describe and predict tropical cyclones in
a mesoscale model over the Indian ocean. Two main topics were investigated : the use
of pseudo-observations of total column water vapour (TCWV) derived from the ECMWF
analyses in cloudy/rainy areas jointly with a 3D wind bogus so as to constrain position,
size and intensity of tropical cycles, and the use of error variances "of the day"
in the data assimilation algorithm. We are interested equally in the position and
intensity analyses and forecasts : scores and diagnostics thus target those two quantities.
Since tropical cyclones exhibit large circular, cloudy/rainy areas which are devoid
of observations that can be assimilated, we look at the impacts of those pseudo-observations
of TCWV when assimilated in those areas. It is expected that this data can bring new
information to the data assimilation system, thus helping constrain the analysis.
The pseudo-observations of TCWV in cloudy/rainy areas are derived from an algorithm
built by correlating the ECMWF's 1D-VAR TCWV analyses with the SSM/I brightness temperatures,
over the southwest Indian ocean bassin. The TCWV data is then assimilated in a 5-week
study during the year 2007, study which covered three intense cyclones over the basin.
The TCWV data assimilation is done in 3D-VAR mode in the ALADIN Reunion model and
is completed by the use of a 3D wind bogus, developed internally at the CRC. The impacts
are very positive in terms of direct position error reduction : at analysis, the error
was lowered by 75% and through this better positioning, a positive impact was further
seen in the forecasts up to 24h, with statistical significance. The TCWV data impact
is most notable in terms of structural improvement : when compared to TMI instantaneous
rain rates, the experiment that assimilated both the 3D wind bogus and the TCWV data
stands out as reproducing the most realistic cyclonic features. The radius of maximum
winds, the pattern of spiral rainbands and the general asymetries of the tropical
cyclones are better described thanks to the cycling of this data and are in better
agreement with the TMI observations. In order to explore the impact of downscaling
from ALADIN Reunion, a version of the high resolution model AROME has been implemented
over a part of the southwest Indian ocean and covers Reunion island. The sharper,
more realistic orography of the AROME Reunion model at 4 km horizontal resolution
allows to better capture cyclonic precipitations...
paprika.idref.fr
data.idref.fr
Documentation
