Photo: Jean Lavigne
Photo: Jean Lavigne
Mise à jour: 23 janvier 2001
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Arpege-Climat / ORCA 2 degres - Glace de mer de Louvain la Neuve
I. Validation des champs de couplage
I.1Champs passés par l'océan à l'atmosphère: Les divers champs visualises dans cette partie de la validation l'ont
ete lors de la premiere et quatrieme journee de la 21 e annee de simulation.
I.2 Champs passés par l'atmosphère à l'océan (flux): Les champs atmospheriques sont issus du fichier de sortie POST transforme
en fichier Netcdf. Les champs sur grilles reduites ont ete interpoles dans
ferret sur la grille reguliere pour pouvoir etre visualises.
I.3 Champs passés par l'atmosphère à l'océan (tensions de vent): Les champs oceaniques sont issus du nouveau fichier de diagnostics cpl_oce_tau.nc,
ecrit par ORCA et contenant les champs de couplage tels qu'ils ont ete
recus d'Oasis par la routine tau.coupled.clio.h.
Note: on force l'echelle pour visualiser
les champs faibles le 4e et 5e jour: le module du vent n'est pas anormal
a la ligne de recouvrement de la grille ORCA.
II. Equilibre des budgets Analyse sur le run test de 40 ans (calving antarctique seul) II.1. Equilibre journalier: (1er janvier de la 21e annee de simulation) Apres 20 ans de run, on suppose que tous les reservoirs sont a peu pres a l'equilibre, ce qui doit permettre de boucler plus clairement le bilan en eau sur une journee. Terminologie: on appelle champ en entree d'ORCA (ORCA-E) les valeurs diagnostiquees dans le fichier cpl_flx_oce.nc (champ de couplage tels qu'ils sont recus dans la routine flx.coupled.clio.h). on appelle champ en sortie d'ORCA (ORCA-S) les valeurs diagnostiquees dans les fichiers de sortie du modele (PR1_5d_18700101_18700101_grid_T.nc et icemodel.nc) Precisions que lorsque l'on parle de 1er jour, il s'agit de la moyenne sur le premier jour du champ de couplage dans le modele d'atmosphere, et de la moyenne sur le 2eme jour dans le modele d'ocean. II.1.a Conservation de la chaleur: Remarque preliminaire: les deux champs de couplage permettant
l'echange de chaleur dans le sens atmosphere-ocean (flux solaire et non
solaire) subissent des modifications durant leur passage dans le coupleur
(interpolation SUBGRID).
Exemple: un flux de 20 W/m2 sort de l'atmosphere par un point de grille de 1 m2. Il entrera dans un point de grille oceanique de 1 m2 un flux egal a 20*366353157/358065421 = 20.462 W/m2 Unites:
Gain/Perte de chaleur Arpege/entree ORCA(en moyenne sur les 4 jours): precision machine Gain/Perte de chaleur entrée/sortie ORCA (en moyenne sur les 4 jours): -0.871 W/m2 (3.6 %) Une grande partie de ces pertes est bien evidemment due a l'absorption d'une partie de la chaleur par les banquises (non diagnostique dans nos modeles). Une autre partie peut etre expliquee de la facon suivante. Voici comment sont calculees les repartition des flux entre glace et ocean dans notre modele ORCALIM: Flux solaire: Flux_océanique_Eau = Flux_atmospherique * (1-0.065) / (1-Albedo_maille_atmosphérique) Flux_océanique_Glace = Flux_atmospherique * (1-Albedo_Glace) / (1-Albedo_maille_atmosphérique) avec
Flux non solaire: Flux_océanique_Eau = Flux_atmospherique + dQ/DT * (SST - Température_maille_atmosphérique) Flux_océanique_Glace = Flux_atmospherique + dQ/DT * (Température_Glace - Température_maille_atmosphérique) avec
Du fait du décalage temporel entre albédos-températures atmosphériques et océaniques (les valeurs atmosphériques sont en fait les valeurs moyennes océaniques vues par l'atmosphère lors du calcul des flux, c'est à dire utilisées par le modèle d'atmosphère le jour précédent, et moyennées par l'océan DEUX jours avant), la répartition en sous-surface induit une erreur dans le passage des flux. Pour que le calcul de répartition tombe juste, il faut re-répartir
le delta
Derniere remarque: de la chaleur est perdue dans le modèle de
glace, du fait de notre couplage, à cause du calving: On tient compte
de la chaleur absorbée par la fonte des icebergs (routine thersf.Fom).
II.1.b Conservation de l'eau: Les champs de runoff (ruissellement des rivieres) et de calving (fonte des icebergs): Remarques preliminaires sur le runoff:
Remarque preliminaire sur le calving:
Unites:
Pour Runoff+Calving:
A noter que l'erreur sur le calving provient en partie d'un defaut du diagnostic de la valeur atmospherique. En effet, nous n'avons pas eu le loisir de creer un masque specifique aux points Terre de l'inuit nunat, ce qui donne une valeur approximative des precipitations solides sur cette region. Gain/Perte d'eau Arpege/sortie ORCA(en moyenne sur les 4 jours): -0.002013 Sv (0.32%) Le calving n'est pas rigoureusement le même en entrée qu'en sortie du modèle d'océan: une partie se perd dans les bandes de recouvrement lors de la répartition du calving de l'Inuit Nunat sur l'ensemble des mers du globe. Le runoff n'est pas rigoureusement le meme en entrée qu'en sortie du modèle d'océan: certaines embouchures se trouvent sur la bande de recouvrement. Le runoff négatif (?!) ou positif qui s'y déverse est perdu ... Comme les deux erreurs ont tendance à se compenser (ici, le gain
d'eau du au runoff est inferieur a la perte due au calving), j'invite toute
personne aimant plus que moi le coupage de cheveux en quatre à s'atteler
au problème !
Le champ E-P (evaporation - precipitation) Remarque preliminaire sur les précipitations solides:
Pour E-P:
Rappel des calculs faits dans le modele de glace (thersf.Fom): sbcocn(10)*dts(ks2) =-(zfwat -zhnpbq*(1-ain) ) + dmnbq soit:
d'où:
(voir ces champs au 3e jour de notre test de validation) Au total E-P entrant dans le modèle ORCALIM, le modèle de glace soustrait la partie des précipitations neigeuses tombant sur la banquise (ISNOWPRE*ILEADFRA alias hnpbq). Elle restitue cette "réserve" d'eau à l'océan par l'intermédiaire de la variable dmnbq (diagnostiquée par le champ ISNOWTAN). Cette variable modèlise deux phénomènes physiques: la fonte de la neige lors de la disparition de la glace qui la soutenait et la formation de glace blanche (Tartinville, 2001). Notez qu'entre le moment où la neige tombe sur la banquise et
celui où elle est restituée au couple ocean-glace (soit sous
forme de neige fondue, soit sous forme de glace blanche), cette quantitée
d'eau peut être considérée comme un réservoir
d'eau (sur la glace), non comptabilisé dans le calcul de la hauteur
de la mer.
Gain/Perte d'eau entrée/sortie ORCA:
-0.001258 Sv (0.16 %)
Le perte d'eau systematique diagnostiquee les 4 premiers jours de
notre couplage provient essentiellement des champs de runoff et de calving.
Remarque 1: le modele de glace fait une différence entre densités de la neige et de la pluie. Le modèle d'océan, non ... Il y a donc perte de masse lors du traitement des précipitations neigeuses sur la banquise par le modèle de glace. Remarque 2: quid de la sublimation de la neige et/ou de la glace ?
II.2. Equilibre annuel II.2.a Bilan energetique:
Les valeurs des champs atmospheriques sont rapportees a la grille oceanique
(W/m2/jour).
Evolution des champs FluxSolaire et FluxTotal au cours des 10 premieres annees de simulation On ne constate pas un rechauffement significatif de la SST au cours
des 10 premieres annees.
Les valeurs des champs atmospheriques sont rapportees a la grille atmospheriques (W/m2/jour). Evolution des champs FluxEntrant
et FluxSortant au cours des annees 9 et 10 de simulation
II.2.b Bilan en eau: Les courbes d'evolution temporelles de variables telles que E-P ou Calving montre un important ajustement du systeme lors des 2-3 premieres annees. Cette ajustement n'est certainement pas termine a ce moment la, mais il est moins fort. On peut considerer que les reservoirs en eau (terrestres et sur la glace de mer) se sont stabilises a partir de la 5e annee. Nos bilans en eau seront donc fait pour la 9e et 10e annee de run (1858-1859).
Mise en evidence de l'importance du calving (re-repartition de
la neige tombee sur les calottes glacieres de l'Inuit Nunat et de l'Antarctique):
La prise en compte du calving est essentielle si l'on veut conserver
l'eau dans notre systeme couple.
Equilibrage des champs runoff et calving:
Evolution des champs
au cours des 10 premieres annees de simulation
Equilibrage du champ E-P:
Evolution des champs E-P
et E-P-R-C sans tenir compte des effets lies au modele de glace au
cours des 10 premieres annees de simulation
Equilibrage du champ E-P-R-C:
Cette perte d'eau entre le modele d'atmosphere et le modele d'ocean, essentiellement lies a des imprecisions dans le traitement des champs de runoff et de calving represente un abaissement de la hauteur de la mer de l'ordre de 4cm tous les 10 ans, valeur que nous considerons comme acceptable pour l'utilisation que nous allons faire de ce modele couple. Evolution des champs E-P
et E-P-R-C apres prise en compte des effets lies au modele de glace
au cours des 10 premieres annees de simulation
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References:
Tartinville, B., Campin, J.-M., Fichefet, T. and Goose, H., 2001. realistic representation of the surface freshwater flux in an ice-ocean general circulation model. Ocean Modelling 3, 95-108.
