Cas d’étude et outils numériques

La campagne de mesure NAWDEX

Les rôles joués par les processus diabatiques et convectifs dans le développement des cyclones extra-tropicaux ainsi que leurs interactions avec la dynamique de grande échelle restent encore aujourd’hui très discutés (chapitre 1). C’est pour mieux comprendre ces processus et donc, in fine, améliorer les modèles de prévision que la campagne de me- sure NAWDEX (North Atlantic Waveguide and Downstream Impact EXperiment) a été organisée. Celle-ci s’est déroulée entre le 17 septembre et le 22 octobre 2016 au-dessus de l’Atlantique nord (Schäfler et al., 2018). Durant cette période, une dizaine de cyclones extra-tropicaux s’y sont produits. En se rapprochant de l’Europe de l’Ouest, la majorité d’entre eux ont été déviés vers les hautes latitudes par un anticyclone positionné au-dessus de la Scandinavie. Ce régime de blocage scandinave a dominé la situation synoptique de- puis le début du mois de septembre avant de s’affaiblir vers le 25 septembre (courbe bleue dans Fig. 2.1a) lors de l’apparition d’une oscillation nord atlantique en phase positive (courbe rouge dans Fig. 2.1a). Le blocage scandinave s’est renforcé le 5 octobre, puis s’est maintenu jusqu’à la fin de la campagne de mesure. Une succession de trois cyclones extra-tropicaux (baptisés « Walpurga », « Stalactite cyclone » et « Second cyclone » selon Schäfler et al. (2018)) est suspectée d’être à l’origine de la constitution du blocage scan- dinave et de son maintien. Cette période de transition du régime de temps, entre le 25 septembre et le 5 octobre, est corrélée avec une perte de prévisibilité de la hauteur du géopotentiel de la moyenne troposphère en Atlantique nord dans le système de prévision intégré (IFS en anglais) du centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (CEPMMT ; courbes noires et rouges dans Fig. 2.1b).

Figure 2.1 – (a) Indices des régimes de temps en Atlantique nord pendant NAWDEX, tirés de Schäfler et al. (2018). Les indices y sont définis selon l’étude de Michel et Rivière (2011). Les courbes de couleur font référence au blocage scandinave (en bleu), à la phase positive de l’oscillation nord atlantique (en rouge), à la phase négative de l’oscillation nord atlantique (en vert) et à la dorsale atlantique (en jaune). Les régimes de temps sont identifiés selon l’approche par clustering de Michelangeli et al. (1995). (b) Série temporelle du coefficient de corrélation de l’anomalie de la hauteur du géopotentiel à 500 hPa sur une région allant de 35◦ à 75◦ N et de 60◦ à 0◦ W pour un délai de prévision de 120 h avant la date considérée. Les lignes en noir et en rouge correspondent respectivement aux prévisions déterministes de l’IFS et à la moyenne de l’ensemble des membres. Les zones en orange et en jaune représentent respectivement la moitié et l’ensemble des membres. Les boîtes en gris clair indique la période de la campagne NAWDEX et celles en gris foncé la durée des séquences météorologiques définies dans Schäfler et al. (2018).

LA CAMPAGNE DE MESURE NAWDEX

NAWDEX fait suite à la campagne de mesure FASTEX (Fronts and Atlantic Storm- Track Experiment) organisée en 1997 au-dessus de l’Atlantique nord (Joly et al., 1999). Elle s’inscrit également dans la continuité d’une série de campagnes de mesure menée dans les années 2000 dans le cadre du programme THORPEX (The Observing System Re- search and Predictability Experiment) de l’Organisation météorologique mondiale (OMM). Toutes ces campagnes de mesure ont récolté des observations dans les régions où la prévi- sibilité des cyclones tropicaux et extra-tropicaux déclinait dans les modèles de prévision numérique du temps. À titre d’exemple, l’assimilation d’environ 1600 profils de vent dans le modèle du CEPMMT a réduit de 3% l’erreur de prévision de la hauteur du géopotentiel à 500 hPa à échéance de 48-96 h en Europe (Weissmann et Cardinali, 2007). NAWDEX offre une nouvelle approche en s’intéressant aux régions dans lesquelles la représentation des processus diabatiques dans les modèles de prévision est soumise à de nombreuses incertitudes. C’est le cas notamment dans les WCB. L’un des objectifs principaux de NAWDEX était donc d’observer par télédétection la structure nuageuse et la dynamique interne des WCB et d’y effectuer des mesures in-situ. Quatre régions étaient principale- ment visées : le flux d’entrée de la WCB, ses régions d’ascendances, son flux en sortie et les régions impactées en aval de la tempête.