Rôle de l'interaction océan-atmosphère dans la variabilité intrasaisonnière de la convection tropicale PDF Download
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Author: Hugo Bellenger Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 206
Book Description
Dans les tropiques, la convection atmosphérique est fortement modulée à l’échelle intrasaisonnière (périodes de 20 à 90 jours). L’océan jouerait un rôle important dans l’activité atmosphérique à cette échelle. Les variations de Températures de Surface de l’Océan (TSO) perturberaient en effet les flux de surface et déstabiliseraient l’atmosphère pour déclencher un événement convectif organisé à grande échelle. La réponse dynamique associée permettrait alors l’entretien de la convection à l’échelle intrasaisonnière par augmentation des flux de chaleur à la surface. Ces perturbations de TSO sont principalement liées aux perturbations de la température de la couche de mélange et dépendent donc, comme l’énergie disponible pour l’entretien de la convection, de la profondeur de cette dernière. Les résultats d’observations, présentés ici, étayent cette conception thermodynamique de l’origine de la variabilité intrasaisonnière qui permet d’expliquer son lien climatologique avec le cycle saisonnier des moussons. L’impact des perturbations intrasaisonnières de la TSO sur l’organisation des événements convectifs est ensuite étudié au moyen de simulations effectuées avec le modèle de climat LMDZ. Une part importante de la variabilité intrasaisonnière de la TSO est de plus liée à la formation de Couches de Réchauffement Diurne comme le montre le diagnostic effectué à partir d’un algorithme simple forcé par les données ERA-40. La validation de cette démarche au moyen des mesures du réseau global de bouées SVP autorise l’inclusion de cet algorithme dans LMDZ. On vérifie enfin la capacité du modèle à reproduire des CRD réalistes avant de discuter leur effet sur la variabilité intrasaisonnière simulée.
Author: Hugo Bellenger Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 206
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Dans les tropiques, la convection atmosphérique est fortement modulée à l’échelle intrasaisonnière (périodes de 20 à 90 jours). L’océan jouerait un rôle important dans l’activité atmosphérique à cette échelle. Les variations de Températures de Surface de l’Océan (TSO) perturberaient en effet les flux de surface et déstabiliseraient l’atmosphère pour déclencher un événement convectif organisé à grande échelle. La réponse dynamique associée permettrait alors l’entretien de la convection à l’échelle intrasaisonnière par augmentation des flux de chaleur à la surface. Ces perturbations de TSO sont principalement liées aux perturbations de la température de la couche de mélange et dépendent donc, comme l’énergie disponible pour l’entretien de la convection, de la profondeur de cette dernière. Les résultats d’observations, présentés ici, étayent cette conception thermodynamique de l’origine de la variabilité intrasaisonnière qui permet d’expliquer son lien climatologique avec le cycle saisonnier des moussons. L’impact des perturbations intrasaisonnières de la TSO sur l’organisation des événements convectifs est ensuite étudié au moyen de simulations effectuées avec le modèle de climat LMDZ. Une part importante de la variabilité intrasaisonnière de la TSO est de plus liée à la formation de Couches de Réchauffement Diurne comme le montre le diagnostic effectué à partir d’un algorithme simple forcé par les données ERA-40. La validation de cette démarche au moyen des mesures du réseau global de bouées SVP autorise l’inclusion de cet algorithme dans LMDZ. On vérifie enfin la capacité du modèle à reproduire des CRD réalistes avant de discuter leur effet sur la variabilité intrasaisonnière simulée.
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PLUSIEURS EXPERIENCES ANNUELLES REALISEES EN CYCLE SAISONNIER AVEC LE MODELE DE CIRCULATION GENERALE DU LABORATOIRE DE METEOROLOGIE DYNAMIQUE, UTILISANT DIVERS TYPES DE PARAMETRISATIONS PHYSIQUES ET DE TEMPERATURE SUPERFICIELLE DE L'OCEAN SONT ANALYSEES DU POINT DE VUE DE LEUR VARIABILITE BASSE-FREQUENCE. L'ACCENT EST MIS SUR LA MESURE DE LA CAPACITE DU MODELE A GENERER L'ONDE DE MADDEN ET JULIAN DECRITE PAR DE NOMBREUSES ANALYSES DE DONNEES METEOROLOGIQUES DE LA BANDE INTER-TROPICALE ET SUR LA SENSIBILITE DE CETTE APTITUDE D'UNE EXPERIENCE A L'AUTRE. ON NOTE QU'IL APPARAIT UNE OSCILLATION COMPARABLE, PAR BIEN DES ASPECTS, A CELLE QU'ON OBSERVE; NEANMOINS SON EXTRACTION RECLAME L'UTILISATION D'OUTILS NUMERIQUES TRES SELECTIFS QUI SONT DECRITS. CETTE OSCILLATION, QUI S'APPARENTE A UNE ONDE DE KELVIN EPOUSANT, HORIZONTALEMENT LE PREMIER MODE ZONAL ET, VERTICALEMENT, LE PREMIER MODE BAROCLINE, APPARAIT CLAIREMENT DANS LES VARIABLES DE VENT ET DE POTENTIEL DE VITESSE MAIS EST ABSENTE DES VARIABLES PHYSIQUES DE PRECIPITATIONS, D'EVAPORATION ET DE RAYONNEMENT INFRA-ROUGE SORTANT. CES RESULTATS SE RETROUVENT ASSEZ FIDELEMENT D'UNE EXPERIENCE A L'AUTRE. L'ONDE SEMBLE ETRE ALIMENTEE ENERGETIQUEMENT PAR UN CHAUFFAGE CONVECTIF MOYEN PLUS QUE MODULEE PAR SES INHOMOGENEITES SPATIALES. L'ONDE SIMULEE NE PRESENTE PAS DE RELATION DE PHASE PARTICULIERE AVEC LES DIVERS ETATS DE L'ECOULEMENT MOYEN ET EN PARTICULIER AVEC LES PERIODES DE PAUSE ET D'ACTIVATION DE LA MOUSSON INDIENNE D'ETA. CE RESULTAT HYPOTHEQUE SERIEUSEMENT LES POSSIBILITES D'UTILISER CETTE ONDE DE MADDEN ET JULIAN CREEE PAR LE MODELE POUR UNE PREVISION A LONG TERME DES FLUCTUATIONS BASSE-FREQUENCE DE TEL OU TEL SYSTEME TROPICAL QUE LES OBSERVATIONS PRESENTENT POURTANT COMME MODULE PAR LE PASSAGE DE CETTE OSCILLATION
Author: Erik T. Swenson Publisher: ISBN: Category : Climatic changes Languages : en Pages : 382
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The boreal winter extratropical response to tropical heating associated with a significant El Niño Southern Oscillation (ENSO) event has been understood primarily in terms of a seasonal average. However, the development and variability of the response forced by a highly sub-seasonally variable atmospheric forcing is still unclear. Significant modes of sub-seasonal tropical convective variability exist that have well documented transient impacts on the extratropics, e.g. the Madden-Julian Oscillation (MJO). Does sub-seasonal tropical convective variability impact the seasonal mean extratropical response? If so, what matters for the response: short-lived strong events or more persistent moderate events? Does sub-seasonal convective variability have implications for predictability during El Niño? Using the Community Atmospheric Model v. 4.0 (CAM4) of the National Center for Atmospheric Research, the response to ENSO is simulated using large ensembles of seasonal integrations forced with observed SST from multiple El Niño events. We decompose the diabatic heating rate (Q) across the tropical Indo-Pacific in terms of temporal and intra-ensemble variability. We then repeat the simulations by prescribing subsets of Q in an effort to diagnose the impact of sub-seasonal and intra-ensemble Q variability. Neglecting sub-seasonal Q variability has a systematic impact on the response, generally extending the Pacific jet and deepening upper-level heights across the North Pacific. A local enhancement is simulated in tropical upper-level divergence, likely related to the vertical redistribution of Q resulting from averaging together vertical profiles associated with moderate and deep convection. Persistence may also play a role. When prescribing nearly all Q variability (for frequencies greater than one day), we find that Q-circulation coupling is locally unimportant, i.e. the temporal evolution, mean, and variance of upper-level divergence from a coupled control simulation are reproducible. However, interestingly the amplification of the extratropical response to El Niño is still simulated. It follows that these differences are attributed to the neglect of tropical-extratropical two-way coupling. This is the primary finding of the study and suggests that the extratropical response to a significant El Niño event is not simply a forced response to tropical heating. Regarding the variability of the response to El Niño, we find a robust relationship in the seasonal mean ensemble spread, linking Q variations in the west/central tropical Pacific and extratropical fluctuations projecting onto the Arctic Oscillation (AO). This mode accounts for about a third of the ensemble spread (in 200 hPa geopotential height). Previous studies have revealed a similar relationship in observed interannual variability and have simulated the tropically forced component. In CAM4, this relationship in the ensemble spread is only evident during El Niño and is the dominant contributor to the enhanced ensemble spread simulated during El Niño, acting to lower predictability of the response. Extratropical forcing of the tropics is important for this mode, as prescribing Q variability weakens the relationship and cannot reproduce the enhancement in spread. We find that this relationship emerges as residue of a low frequency sub-seasonal tropical-extratropical coupled mode for which a significant extratropical influence is evident. Over the Pacific, coherent interaction is simulated between evolving persistent planetary waves and convectively coupled waves bearing a resemblance to equatorial Kelvin waves or MJO-like behavior. We hypothesize that the two-way tropical-extratropical interaction for this mode acts to weaken the extratropical response to El Niño.
Author: Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 22
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The weather in the tropics is dominated by the effects of cumulus convection, be it the daily cycle of rain over the continents, tropical cyclones or the seasonal monsoon rains. In turn, the heating associated with cumulus convection is the dominant driving mechanism for tropical circulation. In the last two decades, observation of the tropics by satellites have revealed a rich tapestry of space and time scales in convective activity. These range from individual clouds, to cloud clusters associated with synoptic scale disturbances, through to super cloud clusters which display intraseasonal behavior. On the planetary scale, tropical convection shoes seasonal and interannual variability associated with, for example, monsoons and the effects of ENSO. One of the main purposed of this paper is to demonstrate the type of diagnostics which should be applied to GCMs when assessing the skill of the model and the validity of the convection scheme. In the final section, a technique for studying the behavior of tropical weather systems in a statistical manner will be described, and its application to ECMWF ReAnalyses (ERA) and to geostationary satellite imagery will be discussed.
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Plusieurs experiences annuelles realisees en cycle saisonnier avec le modele de circulation generale du laboratoire de meteorologie dynamique, utilisant divers types de parametrisations physiques et de temperature superficielle de l'ocean sont analysees du point de vue de leur variabilite basse-frequence. L'accent est mis sur la mesure de la capacite du modele a generer l'onde de madden et julian decrite par de nombreuses analyses de donnees meteorologiques de la bande inter-tropicale et sur la sensibilite de cette aptitude d'une experience a l'autre. On note qu'il apparait une oscillation comparable, par bien des aspects, a celle qu'on observe; neanmoins son extraction reclame l'utilisation d'outils numeriques tres selectifs qui sont decrits. Cette oscillation, qui s'apparente a une onde de kelvin epousant, horizontalement le premier mode zonal et, verticalement, le premier mode barocline, apparait clairement dans les variables de vent et de potentiel de vitesse mais est absente des variables physiques de precipitations, d'evaporation et de rayonnement infra-rouge sortant. Ces resultats se retrouvent assez fidelement d'une experience a l'autre. L'onde semble etre alimentee energetiquement par un chauffage convectif moyen plus que modulee par ses inhomogeneites spatiales. L'onde simulee ne presente pas de relation de phase particuliere avec les divers etats de l'ecoulement moyen et en particulier avec les periodes de pause et d'activation de la mousson indienne d'eta. Ce resultat hypotheque serieusement les possibilites d'utiliser cette onde de madden et julian creee par le modele pour une prevision a long terme des fluctuations basse-frequence de tel ou tel systeme tropical que les observations presentent pourtant comme module par le passage de cette oscillation
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On etudie la variabilite intra-saisonniere de l'atmosphere tropicale sur trois etes (juin a septembre 1983-85) afin de mettre en evidence des caracteristiques reproductibles des fluctuations de la convection et plus generalement de la nebulosite sur l'afrique et l'atlantique. Pour cela, on analyse les champs de rayonnement infrarouge mesures par le satellite geostationnaire meteosat et les analyses des champs meteorologiques du centre europeen de prevision a moyen terme (cepmmt). On montre notamment que le cycle diurne du rayonnement solaire incident influe fortement sur les processus de generation et dissipation de l'ensemble de la nebulosite tropicale, y compris ceux de la convection sur l'ocean. On etudie egalement les processus d'organisation de la convection autour de perturbations synoptiques quasi-periodiques (ondes d'est) et on met en evidence une oscillation stationnaire d'echelle synoptique de la convection profonde sur l'afrique centrale
Author: Kathleen Anne Schiro Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 148
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Constraining precipitation processes in climate models with observations is crucial to accurately simulating current climate and reducing uncertainties in future projections. This work presents robust relationships between tropical deep convection, column-integrated water vapor (CWV), and other thermodynamic quantities analyzed with data from the DOE Atmospheric Radiation Measurement (ARM) Mobile Facility in Manacapuru, Brazil as part of the GOAmazon campaign and are directly compared to such relationships at DOE ARM sites in the tropical western Pacific. A robust relationship between CWV and precipitation, as explained by variability in lower tropospheric humidity, exists just as strongly in a tropical continental region as it does in a tropical oceanic region. Given sufficient mixing in the lower troposphere, higher CWV generally results in greater plume buoyancies through a deep convective layer. Although sensitivity of convection to other controls is suggested, such as microphysical processes and dynamical lifting mechanisms, the increase in buoyancy with CWV is consistent with the sharp increase in precipitation observed. Entraining plume buoyancy calculations confirm that CWV is a good proxy for the conditional instability of the environment, yet differences in convective onset as a function of CWV exist over land and ocean, as well as seasonally and diurnally over land. This is largely due to variability in the contribution of lower tropospheric humidity to the total column moisture. Over land, the relationship between deep convection and lower free tropospheric moisture is robust across all seasons and times of day, whereas the relation to boundary layer moisture is robust for the daytime only. Using S-Band radar, these transition statistics are examined separately for unorganized and mesoscale-organized convection, which exhibit sharp increases in probability of occurrence with increasing moisture throughout the column, particularly in the lower free troposphere. An observational basis for an integrated buoyancy measure from a single plume buoyancy formulation that provides a strong relation to precipitation can be useful for constraining convective parameterizations. A mixing scheme corresponding to deep inflow of environmental air into a plume that grows with height provides a weighting of boundary layer and free tropospheric air that yields buoyancies consistent with the observed onset of deep convection across seasons and times of day, across land and ocean sites, and for all convection types. This provides a substantial improvement relative to more traditional constant mixing assumptions, and a dramatic improvement relative to no mixing. Furthermore, it provides relationships that are as strong or stronger for mesoscale-organized convection as for unorganized convection. Downdrafts and their associated parameters are poorly constrained in models, as physical and microphysical processes of leading order importance are difficult to observe with sufficient frequency for development of robust statistics. Downdrafts and cold pool characteristics for mesoscale convective systems (MCSs) and isolated, unorganized deep precipitating convection in the Amazon are composited and both exhibit similar signatures in wind speed, surface fluxes, surface equivalent potential temperature () and precipitation. For both MCSs and unorganized convection, downdrafts associated with the strongest modifications to surface thermodynamics have increasing probability of occurrence with decreasing height through the lowest 4 km and show similar mean downdraft magnitudes with height. If is approximately conserved following descent, a large fraction of the air reaching the surface likely originates at altitudes in the lowest 2 km. Mixing computations suggest that, on average, air originating at heights greater than 3 km would require substantial mixing, particularly in the case of isolated cells, to match the observed cold pool . Statistics from two years of surface meteorological data at the GOAmazon site and 15 years of data at the DOE ARM site on Manus Island in the tropical western Pacific show that conditioned on precipitation levels off with increasing precipitation rate, bounded by the maximum difference between surface and its minimum in the profile aloft. Robustness of these statistics observed across scales and regions suggests their potential use as model diagnostic tools for the improvement of downdraft parameterizations in climate models.
Author: Gabriela Athié de Velasco Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 204
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Dans l’Océan Atlantique Tropical, de la variabilité aux échelles intra-saisonnières (2-50 jours) se manifeste en surface avec des périodes différentes selon leur origine dynamique le vent haute-fréquence ou les instabilités océaniques. L’analyse des données satellite de SI-A et SST, ainsi que d’une modèle numérique a permis de montrer un signal entre 20 et 50 jours qui domine la variabilité intra-saisonnière l’Ouest de 10°W dans l’Atlantique Tropical et correspondent à des ondes tropicales d’instabilité (TIW5). Deux régions de variabilité entre 20-50 jours ont pu être identifiées. La première est confinée dans une étroite bande équatoriale avec une structure en latitude correspondant à une onde de Yanaï à des périodes entre 25 et 35 jours. La deuxième est localisée de part et d’autre de l’équateur, où le TlWs présentent une structure cross-équatoriale plus complexe et plus variable dans le temps, ce qui suggère la présence de plusieurs ondes de Rossby intra-saisonnières avec des périodes entre 30 et 50 jours. Cette étude met ainsi en évidence la nature ondulatoire des TIWs et suggère que les TIWs résultent de la combinaison de plusieurs ondes équatoriales intra-saisonnières. Une étude numérique, en utilisant différents champs de vent comme forçages, révèle que les caractéristiques de la variabilité infra- saisonnière dans les couches supérieures de l’Atlantique Tropical sont fortement dépendantes du forçage du vent. Les vents haute- fréquence génèrent de la variabilité entre 2-10 jours qui diminuent de façon significative l’amplitude des TIWs dans la couche mélangée de surface, modifiant ainsi les caractéristiques de la variabilité intra-saisonnière de la SST.
Author: Fathi Zereini Publisher: Springer Science & Business Media ISBN: 3540850473 Category : Science Languages : en Pages : 558
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"Climatic Change and Water Resources in the Middle East and North Africa" is dedicated to high-priority topics related to the impact of climate change on water resources in a water scarce region. The subject is described and discussed in three main chapters and different case studies. The three main chapters are (1) Climatic changes - sources and effects on the water cycle, (2) Impact of climate change on water resources, (3) Water resources and water management. These chapters are split up into further 26 sections. A total of 64 individuals from many countries have made contributions to this book. All topics in this book are complimentary and contribute to a comprehensive understanding of the interactions between global climate change, world water cycle and water resources. A valuable and meaningful interdisciplinary mixture of topics is combined in this book which will be of great interest to many scientists.
Author: Hugo Bellenger
Author: Hugo Bellenger
Author: Hisayuki Kubota
Author: THIERRY.. BRAINE BONNAIRE
Author: Erik T. Swenson
Author: 
Author: Thierry Braine-Bonnaire
Author: Jean-Philippe Duvel
Author: Kathleen Anne Schiro
Author: Gabriela Athié de Velasco
Author: Fathi Zereini