Simulation de la moyenne atmosphère avec le modèle ICON et impact sur la propagation infrason

Contexte :

Une bonne compréhension de la moyenne atmosphère (MA) et des perturbations de fine échelle, telles les ondes de gravité (OG), est identifiée comme essentielle à la bonne évaluation des capacités de détection infrason du Système de Surveillance International (SSI) mis en oeuvre dans le cadre du Traité d’interdiction complète des essais nucléaires (TICE). La technologie infrason est un moyen d’évaluation des modèles, par le biais de simulations de propagation. Les longues séries temporelles d’observation infrason obtenues dans le cadre du TICE permettent d’accéder à des contraintes uniques et complémentaires des observations haute résolution (lidar, radar), locales et limitées dans le temps, comme démontré par les précédentes éditions du projet d’infrastructure ARISE (Atmospheric dynamics Research Infrastructure in Europe) menées par le CEA. Le modèle ICON (ICOsahedral Non hydrostatic) développé conjointement par l’Institut Max Planck de Météorologie (MPIM) et par le Centre de météorologie allemand (DWD) est un modèle non-hydrostatique haute-résolution de prévision numérique du temps et un modèle utilisé pour la recherche. Il est unique par sa capacité à modéliser jusqu’à la moyenne atmosphère (150 km). Son autre spécificité réside dans l’implémentation récente d’une nouvelle paramétrisation à l’état de l’art des OG (ondes de gravité), représentant des effets négligés jusqu’alors par les paramétrisations usuelles. Ces caractéristiques essentielles d’ICON en font un outil de premier choix pour la simulation de propagation infrason et l’étude de l’impact des OG sur les capacités de détection.

Objectif :

Le travail consistera en la réalisation de simulations régionales et globales de la moyenne atmosphère à l’aide du modèle ICON, en utilisant les moyens HPC accessibles, notamment au TGCC à Bruyères-le-Châtel. Des régions d’intérêt particulier et des événements de référence seront ciblés sur la base des précédentes campagnes ARISE et de la localisation des stations infrason du SSI. Des outils de simulation de propagation seront utilisés pour confronter simulations et observations. Les biais des observables infrason seront quantifiés et mis en parallèle des biais enregistrés dans la moyenne atmosphère à l’aide d’observations ARISE haute-résolution depuis la surface. Les performances de la paramétrisation des OG dans ICON seront évaluées par comparaison des simulations à faible résolution (avec paramétrisation) et haute résolution (sans paramétrisation). Des comparaisons aux résultats obtenus à partir d’analyses météorologiques utilisées en opérationnel permettront de quantifier l’apport du modèle ICON. Des ajustements des termes sources de la paramétrisation pourront être proposés afin de démontrer la faisabilité de se reposer sur la technologie infrason pour l’amélioration de modèles. L’impact des OG sur les capacités de détection du réseau infrason du SSI et sur la morphologie globale du guidage des infrasons sera étudié afin d’affiner les cartes de capacité de détection dans le contexte du TICE.

CENTRE

DAM – Île-de-France
Bruyères-le-Châtel – 91297 Arpajon
01-69-26-40-00

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LISTOWSKI Constantino
constantino.listowski@cea.fr