Définition du modèle contrôle et des modèles perturbés

Tous les membres de l'ensemble utilisent

• le modèle GEM comme cœur dynamique
• une grille de calcul horizontale globale de type gaussienne de grandeur 600x300 points (résolution de 0.6 degrés soit environ 66 km à l'équateur)
• 40 niveaux de calcul selon la verticale et un toit à 2 hPa
• pas de temps de 30 minutes
• schéma radiatif du Centre canadien de la modélisation et de l'analyse climatique (CCCma) (voir Li et Barker, 2005)

Description des configurations de paramétrages physiques des modèles

Le modèle contrôle

Ce modèle non-perturbé est initialisé avec la moyenne des 192 analyses produites par le Filtre de Kalman d'Ensemble (FKEn, voir Houtekamer et al. 2009).

modèle numéro: 0

• Paramètre pour les ondes de gravité = 8.0e-6 m-1 (McFarlane, 1987)
• Processus de surface sur terre de type ISBA (Noilhan & Planton, 1989)
• Condensation de type Sundqvist et al. (1989) (consun)
• Convection profonde Kain & Fritsch (1993)
• Convection restreinte simulée (conres & ktrsnt_mg)
• Formulation longueur de mélange de Bougeault & Lacarrère (1989)
• Paramètre de diffusion turbulente verticale (Beta) = 1.0

Ce sont les mêmes schémas que ceux utilisés par le modèle numérique du système global de prévision déterministe (SGPD).

Les 20 modèles GEM perturbés

Chaque modèle perturbé est initialisé avec une analyse différente générée par le FKEn (voir Houtekamer et al. 2009). Tous les modèles perturbés utilisent les schémas de rétro-diffusion de l'énergie et de la perturbation stochastique des tendances physiques (voir description dans Charron et al. 2010). Les nombres aléatoires utilisés dans ces schémas stochastiques sont différents d'un membre à l'autre et d'un temps d'émission à l'autre (des graines ou 'seeds' uniques sont utilisés).

modèle numéro: 1

• Paramètre pour les ondes de gravité = 4.0e-6 m-1, faible (McFarlane, 1987)
• Processus de surface sur terre de type Force-Restore (Mailhot et al., 1987)
• Condensation de type Sundqvist et al. (1989)(consun)
• Convection profonde Kain & Fritsch (1993)
• Convection restreinte simulée (conres & ktrsnt_mg)
• Formulation longueur de mélange de Blackadar (1962)
• Paramètre de diffusion turbulente verticale (Beta) = 1.0

modèle numéro: 2

• Paramètre pour les ondes de gravité = 1.2e-5 m-1, fort (McFarlane, 1987)
• Processus de surface sur terre de type Force-Restore (Mailhot et al., 1987)
• Condensation de type Sundqvist et al. (1989) (newsund)
• Convection profonde de type Kuo (oldkuo, Geleyn, 1985)
• Convection restreinte simulée (conres)
• Formulation longueur de mélange de Blackadar (1962)
• Paramètre de diffusion turbulente verticale (Beta) = 1.0

modèle numéro: 3

• Paramètre pour les ondes de gravité faible = 4.0e-6 m-1, faible (McFarlane, 1987)
• Processus de surface sur terre de type ISBA (Noilhan & Planton , 1989)
• Condensation de type Sundqvist et al. (1989) (consun)
• Convection profonde Kain & Fritsch (1993)
• Convection restreinte simulée (conres & ktrsnt_mg)
• Formulation longueur de mélange de Bougeault & Lacarrère (1989)
• Paramètre de diffusion turbulente verticale (Beta) = 0.85

modèle numéro: 4

• Paramètre pour les ondes de gravité = 1.2e-5 m-1, fort (McFarlane, 1987)
• Processus de surface sur terre de type ISBA (Noilhan & Planton , 1989)
• Condensation de type Sundqvist et al. (1989) (newsund)
• Convection profonde de type Kuo (oldkuo, Geleyn, 1985)
• Convection restreinte simulée (conres & ktrsnt_mg)
• Formulation longueur de mélange de Bougeault & Lacarrère (1989)
• Paramètre de diffusion turbulente verticale (Beta) = 0.85

modèle numéro: 5

• Paramètre pour les ondes de gravité = 4.0e-6 m-1, faible (McFarlane, 1987)
• Processus de surface sur terre de type ISBA (Noilhan & Planton , 1989)
• Condensation de type Sundqvist et al. (1989) (consun)
• Convection profonde Kain & Fritsch (1993)
• Convection restreinte simulée (conres)
• Formulation longueur de mélange de Blackadar (1962)
• Paramètre de diffusion turbulente verticale (Beta) = 1.0

modèle numéro: 6

• Paramètre pour les ondes de gravité = 1.2e-5 m-1, fort (McFarlane, 1987)
• Processus de surface sur terre de type ISBA (Noilhan & Planton , 1989)
• Condensation de type Sundqvist et al. (1989) (consun)
• Convection profonde de type Kuo (oldkuo, Geleyn, 1985)
• Convection restreinte simulée (conres)
• Formulation longueur de mélange de Blackadar (1962)
• Paramètre de diffusion turbulente verticale (Beta) = 1.0

modèle numéro: 7

• Paramètre pour les ondes de gravité = 4.0e-6 m-1, faible (McFarlane, 1987)
• Processus de surface sur terre de type ISBA (Noilhan & Planton , 1989)
• Condensation de type Sundqvist et al. (1989) (consun)
• Convection profonde Kain & Fritsch (1993)
• Convection restreinte simulée (conres & ktrsnt_mg)
• Formulation longueur de mélange de Bougeault & Lacarrère (1989)
• Paramètre de diffusion turbulente verticale (Beta) = 1.0

modèle numéro: 8

• Paramètre pour les ondes de gravité = 1.2e-5 m-1, fort (McFarlane, 1987)
• Processus de surface sur terre de type ISBA (Noilhan & Planton, 1989)
• Condensation de type Sundqvist et al. (1989) (newsund)
• Convection profonde de type Kuo (oldkuo, Geleyn, 1985)
• Convection restreinte simulée (conres)
• Formulation longueur de mélange de Bougeault & Lacarrère (1989)
• Paramètre de diffusion turbulente verticale (Beta) = 1.0

modèle numéro: 9

• Paramètre pour les ondes de gravité = 4.0e-6 m-1, faible (McFarlane, 1987)
• Processus de surface sur terre de type ISBA (Noilhan & Planton, 1989)
• Condensation de type Sundqvist et al. (1989) (consun)
• Convection profonde Kain & Fritsch (1993)
• Convection restreinte simulée (conres & ktrsnt_mg)
• Formulation longueur de mélange de Bougeault & Lacarrère (1989)
• Paramètre de diffusion turbulente verticale (Beta) = 1.0

modèle numéro: 10

• Paramètre pour les ondes de gravité = 1.2e-5 m-1, fort (McFarlane, 1987)
• Processus de surface sur terre de type Force-Restore (Mailhot et al., 1987)
• Condensation de type Sundqvist et al. (1989) (newsund)
• Convection profonde de type Kuo (oldkuo, Geleyn, 1985)
• Convection restreinte simulée (conres)
• Formulation longueur de mélange de Bougeault & Lacarrère (1989)
• Paramètre de diffusion turbulente verticale (Beta) = 1.0

modèle numéro: 11

• Paramètre pour les ondes de gravité = 4.0e-6 m-1, faible (McFarlane, 1987)
• Processus de surface sur terre de type Force-Restore (Mailhot et al., 1987)
• Condensation de type Sundqvist et al. (1989) (consun)
• Convection profonde Kain & Fritsch (1993)
• Convection restreinte simulée (conres & ktrsnt_mg)
• Formulation longueur de mélange de Bougeault & Lacarrère (1989)
• Paramètre de diffusion turbulente verticale (Beta) = 0.85

modèle numéro: 12

• Paramètre pour les ondes de gravité = 1.2e-5 m-1, fort (McFarlane, 1987)
• Processus de surface sur terre de type Force-Restore (Mailhot et al., 1987)
• Condensation de type Sundqvist et al. (1989) (newsund)
• Convection profonde de type Kuo (oldkuo, Geleyn, 1985)
• Convection restreinte simulée (conres)
• Formulation longueur de mélange de Bougeault & Lacarrère (1989)
• Paramètre de diffusion turbulente verticale (Beta) = 0.85

modèle numéro: 13

• Paramètre pour les ondes de gravité = 4.0e-6 m-1, faible (McFarlane, 1987)
• Processus de surface sur terre de type ISBA (Noilhan & Planton, 1989)
• Condensation de type Sundqvist et al. (1989) (consun)
• Convection profonde Kain & Fritsch (1993)
• Convection restreinte simulée (conres & ktrsnt_mg)
• Formulation longueur de mélange de Blackadar (1962)
• Paramètre de diffusion turbulente verticale (Beta) = 0.85

modèle numéro: 14

• Paramètre pour les ondes de gravité = 1.2e-5 m-1, fort (McFarlane, 1987)
• Processus de surface sur terre de type ISBA (Noilhan & Planton, 1989)
• Condensation de type Sundqvist et al. (1989) (newsund)
• Convection profonde de type Kuo (oldkuo, Geleyn, 1985)
• Convection profonde Kain & Fritsch (1993)
• Formulation longueur de mélange de Blackadar (1962)
• Paramètre de diffusion turbulente verticale (Beta) = 0.85

modèle numéro: 15

• Paramètre pour les ondes de gravité = 4.0e-6 m-1, faible (McFarlane, 1987)
• Processus de surface sur terre de type Force-Restore (Mailhot et al., 1987)
• Condensation de type Sundqvist et al. (1989) (consun)
• Convection profonde Kain & Fritsch (1993)
• Convection restreinte simulée (conres & ktrsnt_mg)
• Formulation longueur de mélange de Blackadar (1962)
• Paramètre de diffusion turbulente verticale (Beta) = 0.85

modèle numéro: 16

• Paramètre pour les ondes de gravité = 1.2e-5 m-1, fort (McFarlane, 1987)
• Processus de surface sur terre de type Force-Restore (Mailhot et al., 1987)
• Condensation de type Sundqvist et al. (1989) (newsund)
• Convection profonde de type Kuo (oldkuo, Geleyn, 1985)
• Convection restreinte simulée (conres)
• Formulation longueur de mélange de Blackadar (1962)
• Paramètre de diffusion turbulente verticale (Beta) = 0.85

modèle numéro: 17 (identique au membre 1 mais le générateur de nombre aléatoire utilise un "seed" différent)

• Paramètre pour les ondes de gravité = 4.0e-6 m-1, faible (McFarlane, 1987)
• Processus de surface sur terre de type Force-Restore (Mailhot et al., 1987)
• Condensation de type Sundqvist et al. (1989) (consun)
• Convection profonde Kain & Fritsch (1993)
• Convection restreinte simulée (conres & ktrsnt_mg)
• Formulation longueur de mélange de Blackadar (1962)
• Paramètre de diffusion turbulente verticale (Beta) = 1.0

modèle numéro: 18 (identique au membre 2 mais le générateur de nombre aléatoire utilise un "seed" différent)

• Paramètre pour les ondes de gravité = 1.2e-5 m-1, fort (McFarlane, 1987)
• Processus de surface sur terre de type Force-Restore (Mailhot et al., 1987)
• Condensation de type Sundqvist et al. (1989) (newsund)
• Convection profonde de type Kuo (oldkuo, Geleyn, 1985)
• Convection restreinte simulée (conres)
• Formulation longueur de mélange de Blackadar (1962)
• Paramètre de diffusion turbulente verticale (Beta) = 1.0

modèle numéro: 19 (identique au membre 3 mais le générateur de nombre aléatoire utilise un "seed" différent)

• Paramètre pour les ondes de gravité = 4.0e-6 m-1, faible (McFarlane, 1987)
• Processus de surface sur terre de type ISBA (Noilhan & Planton, 1989)
• Condensation de type Sundqvist et al. (1989) (consun)
• Convection profonde Kain & Fritsch (1993)
• Convection restreinte simulée (conres & ktrsnt_mg)
• Formulation longueur de mélange de Bougeault & Lacarrère (1989)
• Paramètre de diffusion turbulente verticale (Beta) = 0.85

modèle numéro: 20 (identique au membre 1 mais le générateur de nombre aléatoire utilise un "seed" différent)

• Paramètre pour les ondes de gravité = 1.2e-5 m-1, fort (McFarlane, 1987)
• Processus de surface sur terre de type ISBA (Noilhan & Planton, 1989)
• Condensation de type Sundqvist et al. (1989) (newsund)
• Convection profonde de type Kuo (oldkuo, Geleyn, 1985)
• Convection restreinte simulée (conres)
• Formulation longueur de mélange de Bougeault & Lacarrère (1989)
• Paramètre de diffusion turbulente verticale (Beta) = 0.85

Références

• Blackadar, A. K. 1962: The Vertical Distribution of Wind and Turbulent Exchange in a Neutral Atmosphere, Journal of Geophysical Research, Vol. 67, No. 8, 1962, pp. 3095-3102.
• Bougeault, P. et P. Lacarrère, 1989: Parameterization of orography-induced turbulence in a meso-beta-scale model. Mon. Wea. Rev., 117, 1872-1890.
• Charron, M., G. Pellerin, L. Spacek, P. L. Houtekamer, N. Gagnon, H. L. Mitchell, et L. Michelin, 2010: Toward Random Sampling of Model Error in the Canadian Ensemble Prediction System, Mon. Wea. Rev., 138, 1877-1901.
• Geleyn, J.-F. 1985: On a Simple, Parameter-Free Partition between Moistening and Precipitation in the Kuo Scheme., Mon. Wea. Rev., 113, 405-407.
• Houtekamer, P.L., Mitchell H. L. et Deng X. 2009: Model Error Representation in an Operational Ensemble Kalman Filter, Mon. Wea. Rev.,137, 2126-2143.
• Kain, J.S. et J.M. Fritsch, 1993: Convective parameterization for mesoscale models: The Kain- Fritsch scheme. The representation of cumulus convection in numerical models. Meteor. Monogr., No. 24, Amer. Meteor. Soc., 165-170.
• Li, J. et H. W. Barker, 2005: A radiation algoritm with correlated-k distribution. Part I: Local thermal equilibrium. J. Atmos. Sci., 62, 286-309.
• Mailhot, J. R. Sarrazin, B. Bilodeau, N. Brunet, et G. Pellerin, 1997: Development of the 35-km version of the Canadian regional forecast system. Atmos-ocean, 35, 1-28
• McFarlane, N.A., 1987: The effect of orographically excited gravity-wave drag on the general circulation of the lower stratosphere and troposphere. J. Atmos. Sci., 44, 1775-1800.
• Noilhan, J. et S. Planton 1989: A simple parameterization of land surface processes for meteorological models, Mon. Wea. Rev., 117, 536-549.
• Sundqvist, H., E. Berge et J.E. Kristjansson, 1989: Condensation and cloud parameterization studies with a mesoscale numerical weather prediction model. Mon Wea Rev, 117, 1641--1657.