OHM-CV : Développement d’opérateurs d’observations pour l’assimilation de données et la validation

Opérateur d’observation GPS 

Le potentiel des données des campagnes GPS de l’OHM-CV pour la prévision à haute résolution des systèmes fortement précipitants est actuellement étudié à la fois pour la validation des modèles numériques et l’assimilation de données. Une première étape de cette étude consiste à développer  un simulateur/opérateur d’observations GPS dans les modèles atmosphériques pour comparer au plus proche le modèle avec les paramètres mesurés. Ainsi, le calcul des délais zénithaux totaux et humides, ainsi que celui les délais obliques et les gradients associés ont été développés dans les post-traitements du modèle MESO-NH.

Ces estimations d’observables permettent de réaliser une  validation du contenu en vapeur d’eau intégré simulé. Par exemple, les observables GPS ont été estimés sur la situation des inondations du Gard de septembre 2002 pour des simulations MESO-NH utilisant différentes conditions initiales et comparés aux observations (Brenot et al, 2004). La  comparaison aux données GPS (1ère figure ci-contre) montre une forte sous-estimation du contenu en vapeur d’eau dans la région du système convectif  pour la simulation ayant pour conditions initiales l’analyse ARPEGE ; l’utilisation d’une analyse de méso-échelle prenant en compte à la fois les observations de surface et les réflectivités radar  conduit à une meilleure simulation de la vapeur d’eau troposphérique, qui set traduit également par une meilleure prévision des précipitations (2ème figure ci-contre).

Opérateur d’observations radar :

Un simulateur/opérateur d’observations radar est également développé pour le modèle MESO-NH et le futur modèle opérationnel de Météo-France AROME. Ce simulateur de réflectivités radar prend en compte à la fois la géométrie du faisceau radar et la diffusion du signal par les hydrométéores. Ce simulateur, construit de façon modulaire, offre  un ensemble d’options de niveaux de complexité différentes : diffusion de Rayleigh/Rayleigh-Gans/Mie/Matrice T, prise en compte on non de l’atténuation par les précipitation, courbure du faisceau avec rayon effectif ou selon le gradient de l’indice de réfractivité,… Les tests de sensibilité à ces différentes options ont permis de spécifier l’opérateur d’observations pour AROME (Caumont et al, 2004).

Les expérimentations de balayage volumique en 2002 et 2003 pour les radars de Bollène et Nîmes du réseau ARAMIS de Météo-France ont fourni des données à plusieurs sites d’élévation permettant une comparaison plus fine des simulations atmosphériques. La 3ème figure ci-contre présente une comparaison au site 1,2°du  radar de Bollène pour la situation des inondations du Gard des 8-9 septembre 2002.