Realisation d'une physique simplifiee differentiable et realiste pour une assimilation variotionelle quadri-dimensionnelle incrementale

• Auteur / Autrice : MARTA JANISKOVA
• Direction : Robert Rosset
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Résumé

L'assimilation variationnelle quadri-dimensionnelle (4d-var) consiste a minimiser la distance entre une trajectoire du modele et des observations, le resultat de cette trajectoire optimale definissant la condition initiale du modele de prevision numerique. Cependant, l'utilisation du modele assimilateur plus sophistique (avec parametrisations physiques) rend la minimisation plus difficile a cause des processus physiques qui sont caracterises par de fortes non linearities et de phenomenes a seuil. La formulation du 4d-var en termes d'increments peut reduire le temps de calcul necessaire a cette methode. L'avantage de cette formulation est egalement que le modele lineaire ne doit pas etre necessairement la version tangente du modele complet. Elle permet l'utilisation d'un modele simplifie. On dispose ainsi de tous les degres de liberte pour developper un jeu de parametrisations physiques lisses et reguliere. Un ensemble complet de parametrisations physiques originales, simplifiees et differentiables a ete developpe, pour etre inclus dans le 4d-var incrementale du modele operationnel francais arpege. Ces parametrisations incluent les precipitations stratiformes, la diffusion verticale turbulente, la trainee des ondes de gravite orographiques, la rayonnement et la convection. La validation de la physique simplifiee a ete realisee. Le developpement parallele des operateurs lineaire-tangent et adjoint de la physique simplifiee a ete egalement necessaire pour une implantation des nouveaux schemas dans le modele. Des tests ont ete effectues pour etudier la validite de l'hypothese lineaire tangente pour ces parametrisations. Au cours de cette validation, l'importance de la regularisation du modele lineaire tangent s'est revelee capitale et de multiples modifications de certaines discontinuites dans les parametrisations se sont averees necessaires. Afin d'etudier la sensibilite du systeme d'assimilation 4d-var a l'inclusion de processus physiques, des experiences de type 4d-var utilisant un modele adjoint contenant ces parametrisations physiques simplifiees ont ete realisees. La periode de la campagne de mesure de l'experience fastex a ete utilisee pour ces experiences. Le potentiel de l'introduction de processus physiques dans l'assimilation pour la description de phenomenes lies aux cyclogeneses est demontre.