CNRM-AROME

Dernière mise en jour : mai 2023

 Description

Depuis 2014, le CNRM s’est lancé dans les études climatiques à haute résolution en utilisant le modèle non-hydrostatique à aire limitée AROME comme modèle régional de climat à convection profonde résolue (Convection-Permitting Regional Climate Model (CP-RCM) en anglais).
A Météo-France, le CP-RCM CNRM-AROME, avec une résolution horizontale de 2,5km et 60 niveaux verticaux, hérite de la plupart des avancées du modèle de prévision numérique du temps AROME : petite taille de la maille, description détaillée des surfaces, meilleure simulation des phénomènes convectifs grâce à une dynamique non-hydrostatique et à la résolution explicite de la convection profonde, schémas sophistiqués pour la microphysique, les nuages et la turbulence. Les paramétrisations physiques du modèle proviennent principalement du modèle de recherche Meso-NH, tandis que le coeur dynamique est le coeur spectral semi-lagrangien et semi-implicite non-hydrostratique d’ALADIN. Le modèle de surface utilisé est l’interface de surface externalisée SURFEX (Masson et al. 2013).
Avec une meilleure représentation des processus météorologiques étroitement liés à la topographie et aux phénomènes de petite échelle, des améliorations significatives sont attendues grâce à cette nouvelle génération de modèles climatiques (Prein et al. 2015, Lucas-Picher at al. 2021).

 Simulations et versions

Actuellement, afin de limiter le saut de résolution, une stratégie de forçage en deux étapes est choisie pour fournir les conditions aux limites latérales au modèle CNRM-AROME. La fréquence de couplage est fixée à une heure. Le modèle intermédiaire est le modèle CNRM-ALADIN (Nabat et al. 2020) avec une résolution de 12,5 km.

La première version climatique du modèle était basée sur le cycle 38t1 d’AROME (Seity et al. 2011). Les simulations climatiques ont été calculées sur le sud-est de la France. Les premières études ont porté sur la valeur ajoutée d’AROME pour la représentation des précipitations extrêmes à l’automne (Fumière et al. 2020) et sur la réponse future de ces événements au changement climatique (Déqué et al. 2016, Fumière 2019).

Les simulations suivantes avec CNRM-AROME utilisaient le cycle 41t1 (Termonia et al. 2018, Caillaud et al. 2021, Lucas-Picher et al. 2023) avec trois modifications importantes depuis les premières simulations climatiques d’AROME :
 la correction COMAD (Malardel et Ricard. 2015) a été ajoutée afin de limiter les surestimations de précipitation et les vents irréalistes qui apparaissaient sous certaines conditions au voisinage des nuages convectifs.
 le modèle TEB (Town Energy Balance en anglais) pour la modélisation urbaine est activé (Masson 2000).
 la paramétrisation des flux air-mer par ECUME est remplacée par le schéma COARE3.
A partir de 2023, les simulations sont basées sur le cycle 46t1.

Le modèle CNRM-AROME a permis au CNRM de participer au programme européen CORDEX Flagship Pilot Study (FPS) on convection (Coppola et al. 2021) (2016-2022) et au projet européen H2020-EUCP (EUropean Climate Prediction system, 2017-2022).

Deux grands domaines ont été définis pour les études à haute résolution avec CNRM-AROME41t1 : le domaine pan-alpin commun au FPS Convection et le domaine Nord-Ouest Europe qui est presque deux fois plus grand. Des simulations ont également été faites sur un domaine couvrant l’île de la Réunion et sur un domaine couvrant une partie de la Polynésie Française.

Fig : A gauche : Domaine pan-alpin à 2,5 km (640*540 = 345600 points) - Au milieu : Domaine Nord-Ouest Europe à 2,5 km (720*900 = 648000 points) - A droite : Domaine La Réunion à 2.5km (640*540 = 345600 points)

Le modèle AROME est également utilisé sur d’autres domaines européens pour des études climatiques par la communauté HARMONIE-CLIMAT (Belušic et al. 2020 ; Lind et al. 2020).

 Applications scientifiques

CNRM-AROME est un nouveau modèle de climat du CNRM et ses domaines d’application vont s’étendre dans les prochaines années. Les premières études réalisées avec AROME au CNRM portent sur :

Les simulations climatiques CNRM-AROME pourront être également utilisées pour d’autres applications : orages d’été, vents marins régionaux et flux air-mer intenses, zones côtières,...

 Où trouver les sorties du modèle CNRM-AROME ?

Les sorties du modèle CNRM-AROME sont disponibles sur demande.

 Contributeurs du CNRM

Antoinette Alias, Cécile Caillaud, Aude Lemonsu, Tiago Machado, Yohanna Michau, Virginia Edith Cortés Hernandez, Nils Poncet, Samuel Somot

 Publications associées à CNRM-AROME

Ban, N., Caillaud, C., Coppola, E., Pichelli,E., Sobolowski, S., Adinoli, M., Ahrens, B., Alias, A., Anders, I., Bastin, S., Belusic, D., Berthou, S., Brisson, E. et al. (2021) The first multi-model ensemble of regional climate simulations at kilometer-scale resolution, Part I : Evaluation of precipitation. Clim Dyn. https://doi.org/10.1007/s00382-021-05708-w

Belušić Vozila, A., Belušić, D., Telišman Prtenjak, M., Güttler, I., Bastin, S., Brisson, E., ... & Warrach-Sagi, K. (2023). Evaluation of the near-surface wind field over the Adriatic region : local wind characteristics in the convection-permitting model ensemble. Climate Dynamics, 1-18. https://doi.org/10.1007/s00382-023-06703-z

Berthou, S., Roberts, M., Vannière, B., Ban, N., Belusic, D., Caillaud, C., Crocker, T., Demory, M-E., De Vries, H., Dobler, A., Harris, D., Kendon, E., Landgren, O., Manning, C., (2022) Convection in future winter storms over Northern Europe. Environmental Research Letters, 17(11), 114055. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aca03a

Caillaud, C., Somot, S., Alias, A., Bernard-Bouissières, I., Fumière, Q., Laurantin, O., Seity, Y., Ducrocq, V. (2021) Modelling Mediterranean heavy precipitation events at climate scale : an object-oriented evaluation of the CNRM-AROME convection-permitting regional climate model. Clim Dyn 56, 1717–1752. https://doi.org/10.1007/s00382-020-05558-y

Coppola, E., Sobolowski, S., Pichelli, E. et al. (2020) A first-of-its-kind multi-model convection permitting ensemble for investigating convective phenomena over Europe and the Mediterranean. Clim Dyn 55, 3–34. doi.org/10.1007/s00382-018-4521-8

Déqué M., Alias A., Rapport de recherche du CNRM 2014, Première tentative de simulation climatique avec AROME ici.

Déqué M., Alias A., Somot S., Nuissier O. (2016) Climate change and extreme precipitation : the response by a convection-resolving model. Research activities in atmospheric and oceanic modelling. CAS/JSC Working group on numerical experimentation. Report No.46 (available at http://www.wcrp-climate.org/WGNE/blue_book.html)

Fumière, Q. (2019) Changement climatique et précipitations extrêmes : apport des modèles résolvant la convection. PhD thesis, Université Paul Sabatier, Toulouse III ici

Fumière, Q., Déqué, M., Nuissier, O., Somot, S., Alias, A., Caillaud, C., Laurantin, O., Seity, Y. (2020) Extreme rainfall in Mediterranean France during the fall : added value of the CNRM-AROME convection-permitting regional climate model. Clim Dyn 55, 77–91. https://doi.org/10.1007/s00382-019-04898-8

Fumière, Q., Caillaud, C., Rapport de recherche du CNRM 2019, Episodes méditerranéens et changement climatique : l’apport de CNRM-AROME ici.

Ha T-M., Bastin S., Drobinski P., Fita L., Polcher J., Bock O., Chiriaco M., Belušić D., Caillaud C., Dobler A., Fernandez J., Goergen K., Hodnebrog Ø., Kartsios S., Katragkou E., Lavin-Gullon A., Lorenz T., Milovac J., Panitz H.-J., Sobolowski S., Truhetz H., Warrach-Sagi K., Wulfmeyer V., Clim Dyn (2022) Precipitation frequency in Med-CORDEX and EURO-CORDEX ensembles from 0.44° to convection-permitting resolution : Impact of model resolution and convection representation. https://doi.org/10.1007/s00382-022-06594-6

Lemonsu A., Caillaud C., Alias A., Riette S., Seity Y., Le Roy B., Somot S., Michau Y., Lucas-Picher P. (2023) What added value of CNRM-AROME convection-permitting regional climate model compared to CNRM-ALADIN regional climate model for urban climate studies ? Evaluation over Paris area (France). Climate Dynamics, 1-19. https://doi.org/10.1007/s00382-022-06647-w

Lucas‐Picher, P., Argüeso, D., Brisson, E., Tramblay, Y., Berg, P., Lemonsu, A., Kotlarski, S., Caillaud, C. (2021). Convection‐permitting modeling with regional climate models : Latest developments and next steps. Wiley Interdisciplinary Reviews : Climate Change, 12(6), e731. https://doi.org/10.1002/wcc.731

Lucas-Picher, P., Brisson, E., Caillaud, C., Alias A., Nabat, P., Lemonsu, A., Poncet, N., Cortes Hernandez, V. E., Michau, Y., Doury, A., Monteiro, D., Somot, S. (2023). Evaluation of the convection-permitting regional climate model CNRM-AROME41t1 over northwestern Europe, Clim Dyn https://doi.org/10.1007/s00382-022-06637-y

Michau, Y., Lemonsu, A., Lucas-Picher, P., & Caillaud, C. (2023). Evaluation of the Urban Heat Island of 12 cities of France in a high-resolution regional climate model simulation. Urban Climate, 47, 101386. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2022.101386

Monteiro, D., Caillaud, C., Samacoïts, R., Lafaysse, M., & Morin, S. (2022). Potential and limitations of convection‐permitting CNRM‐AROME climate modelling in the French Alps. International Journal of Climatology. https://doi.org/10.1002/joc.7637

Müller, S.K., Caillaud, C., Chan, S., de Vries, H., Bastin, S., Berthou, S., Brienen, S., Brisson, E., Demory, M.E., Dobler, A., Feldmann, H., Görgen, K., Katragkou, E., Keuler, K., Pichelli, E., Raffa, M., Tölle, M. and Warrach-Sagi, K. Clim Dyn (2022), Evaluation of Alpine-Mediterranean Precipitation Events in convection-permitting Regional Climate Models using a Set of Tracking Algorithms. https://doi.org/10.1007/s00382-022-06555-z

Pichelli, E., Coppola, E., Sobolowski, S., Ban, N., Giorgi, F., Stocchi P., Alias A., Belusic, D., Berthou, S., Caillaud, C., M. Cardoso, R. et al. (2021) The first multi-model ensemble of regional climate simulations at kilometer-scale resolution part 2 : historical and future simulations of precipitation. Clim Dyn. doi.org/10.1007/s00382-021-05657-4

Soares PMM, Careto JAM, Rita M Cardoso, K Goergen, E Katragkou, S Sobolowski, E Coppola, N Ban, D Belušić, S Berthou, C Caillaud, A Dobler, Ø Hodnebrog, S Kartsios, A Lavin-Gullon, G Lenderink, T Lorenz, J Milovac, H-J Panitz, E Pichelli, H Truhetz, J Vergara-Temprado, H de Vries, K Warrach-Sagi, Clim Dyn (2022) The added value of km-scale simulations to describe temperature over complex orography : the CORDEX FPS-Convection multi-model ensemble runs over the Alps https://doi.org/10.1007/s00382-021-05657-4

Termonia, P., Fischer, C., Bazile, E., Bouyssel, F., Brožková, R., Bénard, P., ... & Hamdi, R. (2018). The ALADIN System and its canonical model configurations AROME CY41T1 and ALARO CY40T1. Geoscientific Model Development, 11(1), 257. https://doi.org/10.5194/gmd-11-257-2018

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