CNRM - Rapport de recherche annuel

Le rapport 2020 a été mis en ligne ce matin :
https://www.umr-cnrm.fr/spip.php?rubrique54
https://www.umr-cnrm.fr/IMG/pdf/r_r_2020_fr_web.pdf

Au SOMMAIRE :

Prévision numérique du temps et assimilation de données page 6

Prise en compte des hydrométéores dans le 3DEnVar AROME vue 8 / 72
AEOLUS : Utilisation opérationnelle dans le modèle global de prévisions du temps vue 10 / 72
Impact de l'ozone dans RTTOV sur les prévisions ARPEGE vue 10 / 72
Détection, suivi et représentation des cyclones tropicaux dans la prévision d'ensemble globale PEARP vue 10 / 72
Vers une dynamique en point de grille pour le modèle AROME vue 12 / 72
Premiers résultats d'un schéma d'assimilation 4DEnVar pour AROME-France vue 12 / 72
Adaptation et évaluation de RTTOV aux observations des satellites infrarouges et micro-ondes des années 1970 et 1980 vue 12 / 72
Classification automatique de la texture des prévisions de pluie à haute résolution vue 12 / 72
Utilisation des prévisions d'ensemble en modélisation agronomique vue 14 / 72
Impact d'une représentation explicite de la végétation sur la modélisation du manteau neigeux en forêt vue 14 / 72
Post-traitement statistique de prévisions d'ensemble par des techniques d'intelligence artificielle vue 14 / 72


Étude et modélisation des processus page 14

Analyse de l'événement de fortes précipitations des 14 et 15 octobre 2018 dans le département de l'Aude vue 16 / 72
Turbulence et dynamique à échelle fine sur les bords d'un cumulus congestus vue 18 / 72
Améliorer la prévision d'eau liquide surfondue : la campagne ICICLE vue 18 / 72
Modélisation du climat urbain à échelle métrique vue 18 / 72
Représentation explicite du bilan de masse des lacs dans le cycle hydrologique global vue 20 / 72
Vague de chaleur et schéma de convection : cas d'étude Sahélien vue 20 / 72
Le programme Bio-Maïdo vue 20 / 72


Climat page 20

Modélisation du climat

Développement d'un nouveau système couplé régional pour l'étude du climat Méditerranéen : CNRM-RCSM6 vue 22 / 72
Une paramétrisation en flux de masse pour la convection océanique vue 24 / 72

Diagnostic, étude et impacts

Mesure du contenu en carbone et en azote d'une tourbière groenlandaise pour améliorer les modèles de climat vue 24 / 72
Des nouvelles projections climatiques combinant modélisation et observations vue 24 / 72
Évolution à l'échelle globale des nappes d'eau souterraines en climat futur vue 26 / 72
Impact du changement climatique sur les variables hydroclimatiques en France vue 26 / 72
Évolution des précipitations en France vue 26 / 72
Diffusion des simulations climatiques du CNRM réalisées pour CMIP6 vue 28 / 72
Attribution d'événements extrêmes vue 28 / 72
Indicateurs climatiques passé/futur pour l'énergie éolienne en France vue 28 / 72
Évolution du climat en France au XXIe siècle à partir du jeu DRIAS-2020 vue 30 / 72

Prévision saisonnière

Évaluation des re-prévisions des précipitations dans le Système 7 de Météo-France vue 30 / 72


Chimie, aérosols et qualité de l'air page 30

Cartes quasi-globales d'épaisseur optique des aérosols et d'albédo de surface à partir d'une combinaison de satellites météorologiques géostationnaires vue 32 / 72
Importance des données du lidar CALIOP à bord du satellite CALIPSO pour la construction d'une climatologie d'aérosols par assimilation de données vue 34 / 72
Impact des réductions d'émissions anthropiques dues à la COVID-19 sur la qualité de l'air vue 34 / 72
Quel impact des émissions de SO₂ volcanique sur le bilan troposphérique global en espèces soufrées ? vue 34 / 72
Participation à la phase 2 de l'exercice international CCMI vue 36 / 72
La mesure du vieillissement des particules de carbone-suie permet d'expliquer la capacité d'absorption exceptionnelle des aérosols de feux de biomasse vue 36 / 72


Neige page 36

Assimilation d'observations satellites et in-situ dans les simulations du manteau neigeux vue 38 / 72
Développement de services météo-climatiques pour l'industrie des sports d'hiver vue 38 / 72
Impact des dépôts de poussières de sable sur l'évolution du manteau neigeux vue 40 / 72
Transport de masse et de chaleur dans la microstructure de la neige vue 40 / 72
Impact des produits satellitaires de rayonnement sur l'enneigement en montagne vue 40 / 72


Océanographie page 40

Télédétection des radeaux de Sargasse pour l'élaboration de bulletins d'alerte opérationnels vue 42 / 72
WASP (Wage-Age induced Stress Parameterization), une paramétrisation des flux turbulents tenant compte de la croissance des vagues vue 43 / 72
Validation d'un traitement d'images vidéo pour l'observation des vagues vue 44 / 72
Couplage avec NEMO pour les AROME-OM vue 44 / 72


Techniques, campagnes et produits d'observation page 44

Techniques et produits d'observation

Mesure et modélisation de la durée d'humectation vue 46 / 72
L'humidité à 20Hz sous ballon captif vue 48 / 72
Détection de la phase de l'eau aux sommets des nuages à partir des observations de satellites géostationnaires vue 48 / 72
Nouveaux systèmes d'observation intra-urbains de l'îlot de chaleur vue 48 / 72

Campagnes de mesures

La campagne internationale d'étude du brouillard du projet SOFOG3D (SOuthwest FOGs 3D experiment for processes study) vue 50 / 72
Étude des nuages d'alizés par drones pendant EUREC4A vue 50 / 72
EURECA, au plus près des cumulus d'alizés vue 52 / 72
SCARBO, une démonstration aéroportée d'une nouvelle technique de détection de gaz à effet de serre pour de futures missions spatiales vue 52 / 72
Une architecture informatique éprouvée pour le programme MAP-10 vue 52 / 72


Recherche et aéronautique page 52

HELIOS, des vols de tests pour améliorer la sécurité aérienne vue 54 / 72
Utilisation de la prévision d'ensemble PEARP pour la prévision de la turbulence aéronautique vue 54 / 72
Utilisation de forêts aléatoires en post-traitement du modèle AROME pour la prévision de la visibilité vue 55 / 72


Annexes page 54

Liste des publications scientifiques 2020 de la DESR vue 56 / 72
Publictions scientifiques 2020 hors DESR vue 65 / 72
Thèses de doctorat vue 66 / 72
Habilitation à diriger des recherches soutenue en 2020 vue 66 / 72

Glossaire vue 67 / 72
Organigramme de la Direction de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche (DESR) vue 70 / 72

Le rapport 2021 a été mis en ligne cet après-midi :
https://www.umr-cnrm.fr/spip.php?rubrique54
http://www.umr-cnrm.fr/IMG/pdf/r_r_2021-fr_web.pdf

Sommaire du Rapport Recherche 2021

Contribution de Météo-France au 6^e rapport du Giec page 7
Quelques points à retenir du 6^e rapport du GIEC vue 10 / 96
Développement des modèles de climat couplés globaux du CNRM pour CMIP6 vue 10 / 96
De nouvelles projections climatiques combinant modélisation et observations vue 12 / 96
Quantification de la baisse de l'enneigement dans les Alpes européennes depuis 1971 vue 12 / 96
EURO-CORDEX : un très grand ensemble de projections climatiques à haute résolution pour l'étude et l'adaptation au changement climatique en Europe vue 14 / 96
Diminution des émissions anthropiques suite à la COVID-19 : quels effets sur le climat ? vue 14 / 96

Préparation d'une nouvelle version des systèmes opérationnels de prévision numérique du temps page 15
Les modifications physiques de ARPEGE et AROME vue 18 / 96
Le système de prévision d'ensemble global PEARP vue 20 / 96
Le système de prévision d'ensemble régional PEARO vue 20 / 96
Les systèmes de prévision Arome Outre-Mer vue 22 / 96

Les futurs instruments satellitaires, une nouvelle révolution pour la météorologie et le climat page 21
Vers l'arrivée de IASI-NG dans les modèles météorologiques : sélection d'information vue 24 / 96
Mesures infrarouges hyperspectrales en orbite géostationnaire : apports pour la composition atmosphérique vue 24 / 96
IASI-NG et FORUM, de nouveaux sondeurs infrarouges pour l'amélioration des prévisions météorologiques et de la modélisation du climat vue 26 / 96
Extension de RTTOV aux instruments hyperspectraux UV/VIS/PIR pour la chimie atmosphérique : l'exemple GOME-2 vue 26 / 96
L'assimilation des futurs observations IRS, une nouvelle étape dans l'amélioration des prévisions météorologiques pour le modèle régional AROME vue 28 / 96
Mission AOS : vers une amélioration des produits lidars d'aérosols depuis l'espace vue 28 / 96
Vers une caractérisation avancée des aérosols atmosphériques et des surfaces continentales avec la future caméra FCI à bord de MTG-I vue 30 / 96
Le projet de satellite de surveillance des sources de protoxyde d'azote (MIN₂OS) vue 30 / 96

Florilège de résultats illustrant les avancées de recherche en 2021 page 31
Prévision numérique du temps et assimilation de données page 32
Stratéole-2 : ARPÈGE assimile les données de ballons longue-durée dérivant dans la basse stratosphère tropicale vue 34 / 96
Premiers résultats d'expérimentations longues d'un schéma 3DEnVar pour Arome-France vue 36 / 96
Représentation de l'erreur de modélisation dans la prévision d'ensemble AROME par perturbation de paramètres vue 36 / 96
Représentation des erreurs de prévision turbulentes et convectives dans le modèle AROME vue 38 / 96
Projet SMART4RES : Valorisation des prévisions d'ensemble pour la prévision d'énergie renouvelable vue 38 / 96
Vers une prévision automatisée de la grêle vue 40 / 96
Apport du forçage Arome-IFS pour les prévisions de vagues côtières en Méditerranée vue 40 / 96
PISSARO : Prévoir l'activité cyclonique dans le sud-ouest de l'océan Indien à l'échelle mensuelle vue 40 / 96

Étude et modélisation des processus page 40
Amélioration de la représentation des propriétés optiques des nuages dans les modèles vue 42 / 96
Impact de la paramétrisation microphysique sur la représentation de la bande transporteuse chaude et de la dynamique de la haute troposphère vue 44 / 96
Apport de l'apprentissage automatique à l'assimilation de données satellitaires dans un modèle du système sol-plante vue 44 / 96
Premiers résultats du modèle couplé océan-atmosphère AROME-NEMO sur la métropole vue 46 / 96
Évaluation de la composante océanique du système couplé AROME-NEMO par des mesures de bouées ALAMO : Cas du cyclone FLORENCE vue 46 / 96
Climat urbain et adaptation d'une ville côtière avec de nombreux gratte-ciel : Modélisation du cas extrême de Hong Kong vue 48 / 96
Amélioration de la prise en compte des processus liés à la végétation et l'hydrologie dans le modèle de surfaces urbaines TEB vue 50 / 96
Caractérisation des particules de glace se formant dans les carburants aéronautiques vue 50 / 96

Climat et prévision saisonnière page 50
Modélisation du climat page 50
Transport des aérosols de feux de biomasse sur l'Atlantique Sud-Est : des effets radiatifs difficiles à modéliser vue 52 / 96
Un premier bilan des sources et des puits de protoxyde d'azote (N₂O) à l'échelle globale vue 54 / 96
Contribution de la variabilité chaotique océanique aux flux air-mer de CO₂ vue 54 / 96
Évolution des précipitations extrêmes en Méditerranée : Les résultats du projet FlAude vue 56 / 96
Impact du réchauffement climatique sur l'évapotranspiration potentielle (ETP) vue 56 / 96

Prévision saisonnière page 56
Fenêtres de prévisibilité infra-saisonnière en Europe liées à l'oscillation Nord-Atlantique vue 58 / 96
Le nouveau système 8 de prévision saisonnière à Météo-France vue 58 / 96
Résultats du projet MEDSCOPE pour les services climatiques à échéance saisonnière en zone Méditerranéenne vue 60 / 96

Chimie, aérosols et qualité de l'air page 59
Bénéfices d'un mini-ensemble pour la modélisation de la qualité de l'air à l'échelle globale vue 62 / 96
Vers une modélisation détaillée des aérosols secondaires dans le modèle de chimie transport MOCAGE vue 62 / 96
Utilisation du modèle MOCAGE pour simuler les halogènes volcaniques : cas de l'éruption de l'Etna (Sicile, Italie) de Noël 2018 vue 64 / 96
Assimilation de TROPOMI pour décrire les panaches de dioxyde de soufre volcanique vue 64 / 96
Du Sahara aux montagnes françaises vue 66 / 96

Neige et montagne page 66
Les observatoires de haute altitude au service de la compréhension des biais d'AROME en montagne vue 68 / 96
Investigation des biais de température du modèle de prévision Arome en montagne vue 70 / 96
Variabilité et tendances du climat et de l'enneigement sur les massifs français sur les 60 dernières années vue 70 / 96
L'observatoire nivo-météorologique du Col de Porte, témoin historique du changement climatique en montagne vue 72 / 96
Suivi des orientations cristallines de la neige lors d'une métamorphose de gradient de température vue 72 / 96

Météorologie instrumentale et observations page 72
Les projets observation/modélisation des UVs sur le bassin Sud-Ouest de l'Océan Indien vue 74 / 96
Estimation optimale de profils thermodynamiques et microphysiques dans les brouillards à partir de la synergie radar / radiomètre vue 75 / 96
Mesures in-situ du profil vertical des propriétés microphysiques du brouillard vue 76 / 96
Le projet HILIAISE : mieux comprendre et modéliser l'empreinte humaine sur le cycle de l'eau dans une région semi-aride vue 78 / 96
Flotte de drones pour l'observation des nuages alizés pendant EUREC4A vue 78 / 96

Annexes page 79
Liste des publications scientifiques 2021 de la DESR vue 81 / 96
Thèses de doctorat vue 90 / 96
Habilitation à diriger des recherches soutenue en 2021 vue 90 / 96
Glossaire vue 91 / 96
Organigramme de la Direction de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche (DESR) vue 94 / 96

Le rapport 2022 a été mis en ligne ce matin :
https://www.umr-cnrm.fr/spip.php?rubrique54
https://www.umr-cnrm.fr/IMG/pdf/r_r_2022_fr_web.pdf
> changement de lien
https://www.umr-cnrm.fr/IMG/pdf/rapport_recherche_mf_2022.pdf

Sommaire du Rapport Recherche 2022

Édito Marc Pontaud page 4


La campagne PANAME 2022 page 7
Un déploiement expérimental pour étudier la variabilité horizontale et l'extension verticale de l'îlot de chaleur urbain vue 8 / 104
Hétérogénéité du bilan d'énergie de surface vue 8 / 104
ACROSS-AO : la recherche aéroportée au cœur de PANAME vue 10 / 104
Apports de PANAME pour l'évaluation des modélisations à échelle hectométrique en ville vue 10 / 104
AROME-500m en temps réel durant la campagne PANAME vue 12 / 104
Le projet H2C : « Heat and Health in Cities » vue 12 / 104

Le brouillard page 15
Amélioration des prévisions de brouillard avec une configuration hectométrique du modèle AROME vue 16 / 104
Impact des hétérogénéités de surface sur le cycle de vie du brouillard durant la campagne de brouillard SOFOG3D vue 16 / 104
Analyse des processus menant à un brouillard par affaissement de stratus durant la campagne Bure vue 18 / 104
Étude de la transition de brouillard fin à épais durant SOFOG3D vue 18 / 104
Impact de l'assimilation d'observations de radiomètres micro-ondes sol de la campagne SOFOG3D dans le système de prévision météorologique AROME-France vue 20 / 104
Analyse de la variabilité à très fine échelle du brouillard sur Paris-CdG vue 20 / 104

L'assimilation de données page 23
Évolution des assimilations ARPEGE et AROME vers une approche orientée objet et une première étape d'EnVar vue 24 / 104
De nouvelles possibilités avec le 3d-EnVar dans AROME : assimilation des densités d'éclair de MTG/LI et assimilation directe des réflectivités radar vue 24 / 104
Premières expériences d'assimilation d'observations de stations météorologiques personnelles dans le modèle AROME vue 26 / 104
Impact de l'assimilation des données avions Mode-S dans AROME vue 26 / 104
Impact de l'assimilation directe des luminances micro-ondes nuageuses pluvieuses dans l'assimilation ARPEGE et AROME vue 28 / 104
Assimilation d'observations télédétectées pour la simulation du manteau neigeux en montagne vue 28 / 104
Assimilation des spectres directionnels de vagues en côtier vue 30 / 104
Initialisation des aérosols dans MOCAGE par assimilation d'épaisseurs optiques satellitaires vue 30 / 104
Vers une formulation multivariée dans l'assimilation PKF vue 30 / 104

Florilège de résultats illustrant les avancées de recherche en 2022 page 33
Prévision numérique du temps et assimilation de données page 34
Projet SESAR ISOBAR : valorisation des prévisions d'ensemble pour la gestion du trafic aérien vue 34 / 104
Détection des échos arqués dans PE-AROME et AROME vue 35 / 104
Apport de l'utilisation d'aérosols du jour dans AROME vue 36 / 104
Mise en place d'une prévision d'ensemble de vagues au niveau global vue 36 / 104
Les Expériences de Simulations de Systèmes d'Observations (OSSE) à l'échelle globale : un environnement simulé pour contribuer à la définition de futures missions spatiales vue 38 / 104
Prévisions immédiates d'ensemble pour l'anticipation des crues soudaines vue 38 / 104
Prévisibilité des pluies diluviennes des 16-17 septembre 2022 sur la Guadeloupe lors de la tempête tropicale Fiona vue 40 / 104
Prévision opérationnelle de l'effet météorologique des éclipses de Soleil vue 40 / 104

Étude et modélisation des processus page 42
Évaluation des prévisions de flux de rayonnement solaire dans AROME vue 42 / 104
Étude d'un cas de turbulence en ciel clair en altitude avec les modèles AROME et Méso-NH vue 44 / 104
Impact de la tempête Klaus sur les nuages de couche limite en forêt des Landes vue 44 / 104
Simulation couplée feu-atmosphère à haute résolution vue 46 / 104
Utilisation des observations polarimétriques radar pour l'évaluation des schémas microphysiques de Méso-NH sur un cas de supercellule vue 46 / 104
Comprendre le phénomène de retrait-gonflement des argiles par le biais d'un indicateur agrégé à la commune : la magnitude des sécheresses vue 48 / 104
CERRA-Land : une nouvelle réanalyse de la surface terrestre à une résolution de 5,5 km sur l'Europe vue 48 / 104
ESPOIRS : Étude des Systèmes Précipitants dans l'Océan Indien par Radar et Satellites vue 50 / 104

Climat et prévision saisonnière page 52
Étude et modélisation du climat vue 52 / 104
Combiner modèles et observations pour préciser le réchauffement en France au 21e siècle vue 52 / 104
Évaluation du modèle ARPEGE-Climat à partir des observations IASI vue 54 / 104
Une approche de downscaling hybride afin de produire une information robuste du changement climatique local vue 54 / 104
Le changement climatique a un impact sur la structure verticale des gammes thermique des écosystèmes marins vue 56 / 104
Épisodes méditerranéens et changement climatique : premiers résultats issus d'un ensemble de modèles de climat à résolution kilométrique vue 56 / 104
Les modèles de prévision météo à haute résolution au service de la modélisation climatique de grande échelle vue 58 / 104
Évolution future des extrêmes du niveau de la mer sur les côtes européennes vue 58 / 104
Évolution des sécheresses météorologiques et agricoles en France en contexte de changement climatique vue 60 / 104
Évolution des vagues de chaleur en climat futur vue 60 / 104
Nouvelles simulations climatiques pour le projet Explore 2 vue 60 / 104

Prévision saisonnière vue 62 / 104
Scénarios saisonniers de températures et de précipitations sur l'Europe vue 62 / 104

Chimie, aérosols et qualité de l'air page 64
Évaluation des émissions biogéniques par MEGAN-SURFEX vue 64 / 104
Modélisation des aérosols désertiques dans AROME, évaluation sur le Sahel vue 66 / 104
Assimilation des télémètres européens pour les prévisions de qualité de l'air vue 66 / 104
Participation à la phase 2 du projet CCM-I (Chemistry-Climate Model Initiative) vue 68 / 104
Une nouvelle version de MOCAGE, jusqu'à 0.1 hPa vue 68 / 104

Neige et montagne page 70
Modélisation phase-field des métamorphoses de la neige et application à l'évolution de ses propriétés physiques au cours du temps vue 70 / 104
Vers des indicateurs spatialisés de l'activité avalancheuse avec Sentinel-1 vue 72 / 104
Changement climatique et neige en montagne vue 72 / 104
Le rôle des poussières et du carbone suie dans l'impact du réchauffement climatique sur l'enneigement vue 74 / 104
Prévision de l'activité avalancheuse par analyse mécanique de la stabilité du manteau neigeux et machine learning vue 76 / 104

Météorologie instrumentale et observation page 78
L'ATR42 de Météo-France : un laboratoire volant au service de la recherche arctique vue 78 / 104
Caractérisation de la vague de chaleur océanique en Méditerranée pendant l'été 2022 à travers les observations satellites vue 80 / 104
Utilisation des liens commerciaux micro-ondes pour estimer les précipitations vue 80 / 104
Quantifier et anticiper la migration des oiseaux à l'aide des mesures radar pour limiter la mortalité induite par les installations éoliennes vue 80 / 104
Amélioration de la qualité des données Doppler par la correction des erreurs de dépliement vue 82 / 104
Analyse de l'éruption volcanique exceptionnelle du Hunga Tonga survenue le 15 janvier 2022 vue 82 / 104

Science Ouverte, Éthique scientifique, Médiation scientifique page 84
La nouvelle politique de publications scientifiques à Météo-France vue 84 / 104
La contribution de Météo-France aux démarches de diffusion des données (Data Terra, Gaïa Data, SAFIRE+) vue 85 / 104
Les « data papers », un nouvel outil au service de la science ouverte vue 86 / 104
Éthique et intégrité scientifique vue 86 / 104
La Nuit européenne des Chercheur.e.s 2022 vue 88 / 104

Annexes page 91
Liste des publications scientifiques 2022 vue 91 / 104
Thèses de doctorat vue 99 / 104
Habilitation à diriger des recherches soutenue en 2022 vue 99 / 104
Glossaire vue 100 / 104
Organigramme de la Direction de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche (DESR) vue 103 / 104