Impact du couplage océan-atmosphère sur la variabilité intrasaisonnière dans les tropiques

et les connexions extratropicales associées

Yohan RUPRICH-ROBERT, Christophe CASSOU et Soline BIELLI

Introduction

- La Madden Julian Oscillation (MJO) est le mode dominant de la variabilité intrasaisonnière dans les tropiques.- L’influence de la couche de mélange océanique jouerait un rôle dans sa propagation (e.g. Emanuel, 1987 , Flatau et al., 1994).- Il existe des liens avec les extratropiques : Pacifique (Ferranti et al., 1994) et Atlantique (Cassou, 2008).

Objectif : Pour une meilleure compréhension de la variabilité/prévisibilité intrasaisonnière et des biais associés.Plan : -> Validation de la MJO dans ARPEGE (intensité, propagation, mécanismes)?

-> Impact du couplage local ?-> Téléconnexions associées ?

Observations (1979-2005):• Outgoing Longwave Radiation (OLR) : satellite NOAA,

grille 2,5°x2,5°• Vents : réanalyses NCEP/NCAR, grille 2,5°x2,5°

Simulations :• ARPEGE-climat forcé par SST climatologiques (Levitus) ,

simulation de 40 ans (Fcd)• ARPEGE-climat couplé avec NEMO1D, simulations de 40

ans (deux membres : Cpl1 et Cpl2)

Données

ARPE

GE-

clim

atO

ASIS

NEM

O 1

D

O(j) O(j+1)t

LEV(j) SSTnemo(j) φ(j) LEV(j+1) SSTnemo(j+1) φ(j+1)

A(j) A(j+1)

φcor(j)

Couplé

Ratio de la bande de fréquence de la MJO sur la variabilité intrasaisonnière totale(vent à 850hPa : [30j;80j]/[0j;80j])

Observations Fcd

Cpl1 Cpl2

Dans l’Océan Indien le couplage augmente la variabilité dans la bande de fréquence de la MJO et diminue le biais à 180° dans Fcd.

(%)

Intensité de la MJO(Wheeler et Hendon, 2004)

Obs : 38% Couleurs : OLR Flèches : vent a 850 Fcd : 24,5%

Cpl1 : 28% Cpl2 : 29%

La MJO représente une plus grande part du signal intrasaisonnier dans les Cpl.

Le couplage renforce le signal de la MJO sur l’Océan Indien (OLR+vent).

W.m-2

Vitesse de propagation de la MJO

Le couplage n’améliore pas la vitesse de propagation

La MJO d’ARPEGE est légèrement trop rapide, la différence est surtout visible au niveau des phases 3 et 8.

Durée

Cpl2

Obs

Cpl1

Fcd

Durée

Cpl2

Obs

Cpl1

Fcd

Sens de propagation

Corrélation déphasée d’un indice situé dans l’Océan Indien avec la bande tropicale (30S-30N).

Couleur : OLR/OLR Contour : OLR/ua850

Rupture de la vitesse de propagation à 180°

Obs

Sens de propagation

Corrélation déphasée d’un indice situé dans l’Océan Indien avec la bande tropicale (30S-30N).

Couleur : OLR/OLR Contour : OLR/ua850

- L’OLR se propage vers l’Ouest dans Fcd- WK99 : séparation MJO en Kelvin+Rossby Equatoriale (ER)- Fcd a un mauvais ratio Kelvin/ER.

Rupture de la vitesse de propagation à 180°

Obs

Fcd

Sens de propagation

Le couplage corrige en partie ce biais

Corrélation déphasée d’un indice situé dans l’Océan Indien avec la bande tropicale (30S-30N).

Couleur : OLR/OLR Contour : OLR/ua850

- L’OLR se propage vers l’Ouest dans Fcd- WK99 : séparation MJO en Kelvin+ER- Fcd a un mauvais ratio Kelvin/ER.

Rupture de la vitesse de propagation à 180°

Fcd

Cpl

Obs

Bilan de l’impact du couplage sur la MJO

- Amélioration du signal dans l’Océan Indien- Augmentation de l’occurrence de la MJO (non

montré)- Meilleur rapport ondes de Kelvin/ER- Ne modifie pas la vitesse de propagationCpl2 : 29%

ObsPhase 3

060W120W180120E60E 060W120W180120E 120E60E 60E 180 120W 60W 0

Couleur : zg500, Contour : stf200

Téléconnexions

(m)

Téléconnexions

ObsPhase 3

Fcd Phase 3

060W120W180120E60E 060W120W180120E 120E60E 60E 180 120W 60W 0

Couleur : zg500, Contour : stf200 (m)

Téléconnexions

ObsPhase 3

Fcd Phase 3

Cpl Phase 3

- Les téléconnexions sont correctes et sont renforcées par le couplage à la fois dans le Pacifique et dans l’Atlantique (2 possibilités).- Dans les modèles, la NAO+ apparaît trop rapidement et ne perdure pas assez.- Hypothèses : préconditionnement extratropical, dynamique extratropicale trop active, interférence destructive de la dynamique extratropicale avec la dynamique tropicale, …

060W120W180120E60E 060W120W180120E 120E60E 60E 180 120W 60W 0

Couleur : zg500, Contour : stf200 (m)

La dynamique tropicale ?<stf200>0N-30N

Génération d’ondes tropicales en phase 4 et 5 dans ARPEGE ???

De façon générale la vp200 est trop importante dans les modèles (dynamique plus forte).Pour les phases 3 et 7 (phases de forçage), les modèles et les Obs sont en adéquations, mais pour passer de l’une à l’autre ARPEGE évolue trop rapidement.

Conclusions sur l’apport du couplage local

MJO :– Amélioration du signal dans l’Océan Indien– Augmentation de l’occurrence de la MJO– Meilleur rapport ondes de Kelvin/ER (sens de propagation)– Pas d’amélioration de la vitesse de propagation

Téléconnexions :– Les Téléconnexions existent et sont bien reproduites– Le couplage augmente leur intensité– Elles ne perdurent pas assez– Différentes hypothèses– …

Merci de votre attention !

ARPE

GE-

clim

atO

ASIS

NEM

O 1

D

O(j) O(j+1)t

LEV(j) SSTnemo(j) φ(j) LEV(j+1) SSTnemo(j+1) φ(j+1)

A(j) A(j+1)

Forcé

Répartition de la variabilité intrasaisonnière

Cartographie du signal en fréquence/nombre d’onde (Wheeler et Kiladis, 1999)

Obs Fcd Cpl

Amélioration de la part de la MJO avec le couplage

La dynamique tropicale ?

<stf200>0N-30N

<vp200>15S-15N

Génération d’ondes tropicales en phase 4 et 5 dans ARPEGE ???

De façon générale la vp200 est trop importante dans les modèles (dynamique plus forte).Pour les phases 3 et 7 (phases de forçage), les modèles et les Obs sont en adéquations, mais pour passer de l’une à l’autre ARPEGE évolue trop rapidement.