A propos de l'IRM

Modélisations hydro-météorologiques

1. Généralités

La section 3 effectue des recherches dans le domaine de la modélisation numérique de l’atmosphère en vue de faire progresser le développement de modèles de prévision du temps et de modèles hydrométéologiques. Ce domaine de recherche couvre une gamme de sujets lies à la dynamique, à la paramétrisation des processus physiques, à l’assimilation des données, ainsi qu’à l’interprétation, l’exploitation et la vérification des résultats de modèles. Les résultats de cette recherche sont testés et mis en œuvre dans le modèle à aire limitée ALADIN, partie prenante d’une coopération internationale entre services météorologiques nationaux issus de 15 pays dont la Belgique. Le modèle ALADIN est utilisé par le Bureau du Temps de l’IRM lors de la préparation des prévisions météorologiques quotidiennes et pour l’élaboration de certains produits spécifiques. La Section 3 est aussi active dans les domaines de la désagrégation de données issues de ré-analyses à fins d’études climatologiques et du développement d’un système européen de prévision d’ensemble (projet GLAMEPS). Par ailleurs, la Section 3 est active dans le domaine de la modélisation des interactions des surfaces continentales, notamment par le développement d’une méthode d’estimation des flux turbulents de surface exploitant les données satellitales dans le cadre du projet LSA-SAF (« Land Surface Analysis »-«Satellite Application Facility ») d’EUMETSAT. La Section collabore aussi avec le Département de Physique Mathématique et Astronomie de l’Université de Gand pour l’enseignement et l’encadrement des étudiants dans le domaine de la modélisation atmosphérique.

Quelques réalisations:

  • Développement d’un ensemble de paramétrisations des précipitations et des nuages dans le modèle ALADIN intégrant tout à la fois la condensation résolue, des schémas pronostiques de la convection profonde et la micro-physique et offrant la possibilité de produire des résultats consistants quelle que soit la résolution du modèle, y compris dans la dite « zone grise » de convection (échelle spatiale entre 2 and 7 km).
  • Une nouvelle approche pour simplifier la covariance des erreurs d’ébauche (« background ») dans le domaine de l’assimilation de données basée sur les techniques d’ondelettes.
  • Une technique pour suivre la qualité des données de couplage aux bords du modèle à aire limitée.
  • Un nouveau critère d’identification des prévisions météorologiques défavorables à la dispersion des polluants atmosphériques (smog) basé sur les sorties de modèles de prévision numérique.
  • Une nouvelle approche des statistiques de sorties de modèles (MOS pour « Model Output Statistics»), le modèle dénommé MINOS (« Model Inspired Model Output Statistics »), qui permet une implémentation du MOS moins dépendante des particularités de la version du modèle.
  • Une méthode d’estimation des flux turbulents de surface à partir des mesures des stations automatiques du réseau de l’IRM.
  • Une méthode d’estimation de l’évapotranspiration réelle basée sur la télédétection fournissant des résultats toutes les demi-heures sur l’Europe à la résolution spatiale de MSG/SEVIRI.
 

2. Activités de recherche en cours

  • Validation scientifique et poursuite du perfectionnement d’un nouvel ensemble de paramétrisations physiques intégrées (ALARO-0) en vue de l’application du modèle ALADIN avec une résolution spatiale accrue par rapport aux 7 km actuels.
  • Amélioration de la représentation du cycle de vie des nuages à haute résolution : paramétrisation de l’entrainement des nuages et des courants descendants (« downdraughts ») internes.
  • Recherche relative à la formulation mathématique des conditions aux bords et à sa transposition numérique dans le modèle.
  • Etude des propriétés numériques de l’organisation algorithmique sélectionnée pour le calcul des pas de temps et recherche d’améliorations.
  • Développement d’une initialisation par un filtre digital (« digital-filter initialization », DFI) fonction de l’échelle pour éviter le filtrage de composantes à petite échelle dans le cas de tempêtes à propagation rapide.
  • Exploitation des ondelettes pour la vérification des précipitations.
  • Assimilation des données de surface admettant l’intégration d’observations locales.
  • Implémentation d’un nouveau schéma de surface (le schéma SURFEX développé par le groupe GMME de Météo France) dans ALADIN de manière scientifiquement cohérente. Etude des aspects numériques et des flux de données entre la surface et le module atmosphérique.
  • Validation intensive et améliorations de la méthode d’estimation de l’évapotranspiration basée sur la télédétection en Europe: étude des effets de la végétation, représentation du bilan hydrique du sol et assimilation of de l’humidité superficielle du sol obtenue par télédétection. Extension de cette méthodologie à l’Afrique et à une partie de l’Amérique du Sud.
 

3. Collaborations internes et externes (nationales et internationales)

  • Le consortium international ALADIN (http://www.cnrm.meteo.fr/aladin) regroupant les services météorologiques nationaux de 15 pays, l’Algérie, l’Autriche, la Belgique, la Bulgarie, la Croatie, la République Tchèque, la France, la Hongrie, le Maroc, la Pologne, le Portugal, la Roumanie, la Slovaquie, la Slovénie et la Tunisie, en vue du développement du modèle numérique de prévision ALADIN.
  • Le projet HIRLAM de coopération sur la prévision numérique du temps (http://www.hirlam.org) associant le Danemark, l’Estonie, la Finlande, l’Islande, l’Irlande, les Pays-Bas, la Norvège, l’Espagne et la Suède.
  • Le Centre Européen de Prévision Météorologique à Moyen Terme (CEPMMT) (http://www.ecmwf.int). La Belgique est un état membre du CEPMMT. La Section 3 se base sur les données du CEPMMT pour la désagrégation des données de ré-analyses et la modélisation des flux d’évapotranspiration.
  • Le Département de physique mathématique et d’astronomie de l’université de Gand (http://maphyat.ugent.be): une partie du travail du groupe ALADIN belge concernant les phénomènes orographiques, la microphysique et les problèmes numériques est réalisée à l’université de Gand.
  • Le consortium LSA-SAF (http://landsaf.meteo.pt), cofinancé par EUMETSAT et coordonné par l’IM (Institut Météorologique Portugais), rassemble plusieurs centres de recherche européens de Belgique, Finlande, France, Allemagne, Portugal et Espagne.
  • L’Institut de Photogrammétrie et Télédétection, de l’Université Technique de Vienne, Vienne, Autriche.
  • L’unité d’Environnemétrie et de Géomatique, Université catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, Belgique.

 

Projets dans lesquels nous sommes impliqués (à temps plein ou à titre d’expert):

 

  • “Toward a general approach for testing physics-dynamics interfaces in numerical weather prediction models “, de la Politique Scientifique Fédérale (MO/34/013).
  • “Wavelet methoden voor data assimilatie en innovatieve koppelingsmethodes in Aladin” (MO/34/011), et financement complémentaire pour un chercheur supplémentaire destiné au projet “ Ontwikkeling van moderne toepassingen voor voorspelling en haalbaarheidsstudies voor windenergie ”.
  • “Development of an early-warning system for extreme precipitation by means of the ALADIN/ALARO limited area model”, réalisé en collaboration avec les Sections 4, 5 et 10.
  • "Approche nouvelle de l’assimilation de données intégrant les propriété dynamiques et statistiques de l’erreur de modélisation", (MO/34/017) projet de collaboration avec la Section 4.
  • Accord de coopération entre l’Institut Météorologique Portugais et l’Institut Royal Météorologique de Belgique pour le Développement Continus et la Phase d’Opérations de la LSA-SAF («Land Surface Analysis – Satellite Application Facility») d’EUMETSAT.
  • Contribution de l’IRM au projet LSA-SAF (Land Surface Analysis – Satellite Application Facility) d’EUMETSAT: programme ESA-Prodex, contrat No 15066/01/NL/Sfe(IC)).
  • “Global Agricultural Monitoring systems by integration of earth observation and modelling techniques (GLOBAM)”, projet coordonné par l’unité d’Environnemétrie et de Géomatique de l’UCL. Programme de Recherche en Observation de la Terre STEREO II (contrat No SR/00/101). Le consortium comprend l’UCL (coordinateur), le VITO, L’ULg, Alterra BV (NL), le CCR (Ispra, Italy) et l’IRM.
  • “Assimilation of vertical ozone profile data in the chemical transport model Chimère coupled to the weather prediction models of the RMI” (MO/34/016), réalisé par la Section 9.
  • “Precipitation alert using radar and other information sources (PARADIS)”, réalisé par la Section 10.
  • Project IRM: “ET-Belgium (LSA-SAF) into Oracle”. Le but de ce projet est de mettre à la disposition des chercheurs et des développeurs de produits de l’IRM une base de données relative aux résultats d’évapotranspiration (ET) de la LSA-SAF pour la Belgique. Ceci afin de faciliter le développement ultérieur de produits spécifiques, adaptés aux besoins des utilisateurs. La réalisation d’un premier produit de démonstration est prévue. Participants: Sections 2, 3, 12 et 13 de l’IRM.
  • Projet IRM: “ET-Belgium (LSA-SAF): validation at RMI AWS”. L’objectif qui motive ce projet est la détermination de la qualité des résultats d’évapotranspiration de la LSA –SAF aux sites des stations automatiques de l’IRM et leur comparaison aux sorties de modèles de prévision numérique (CEPMMT et Aladin). Activité effectuée par la Section 3 en collaboration avec les Sections 2 et 12.
 

4. Personnel

Dr. Alex Deckmyn
Tel : +32(0)2 3730646
Fax : +32(0)2 3736762
E-mail : alex.deckmyn@meteo.be

Mr. Alirio Arboleda
Tel : +32(0)2 3730497
Fax : +32(0)2 3730548
E-mail : alirio.arboleda@meteo.be

Dr. Luc Gerard
Tel : +32(0)2 3730564
Fax : +32(0)2 3736762
E-mail : luc.gerard@meteo.be

Mr. Nicolas Ghilain
Tel : +32(0)2 3730497
Fax : +32(0)2 3730548
E-mail : nicolas.ghilain@meteo.be

Dr. Rafiq Hamdi
Tel : +32(0)2 3736745
Fax : +32(0)2 3736762
E-mail : rafiq.hamdi@meteo.be

Dr. Olivier Latinne
Tel : +32(0)2 8909881
Fax : +32(0)2 3736762
E-mail : olivier.latinne@meteo.be

Dr. Françoise Meulenberghs
Tel : +32(0)2 3730541
Fax : +32(0)2 3730548
E-mail : francoise.meulenberghs@meteo.be

Dr. Piet Termonia
Tel : +32(0)2 3730638
Fax : +32(0)2 3736762
E-mail : piet.termonia@meteo.be

 

5. Publications récentes

 Articles dans des revues internationales à comité de lecture

  • Termonia, P., 2004: Monitoring the Coupling Update Frequency of a Limited-Area Model by means of a Recursive Digital Filter, Mon. Wea. Rev, 132, 2130-2141.
  • Termonia, P., and A. Quinet, 2004: A New Transport Index for Predicting Episodes of Extreme Air Pollution, J. Appl. Meteorol., 43, 631-640.
  • Deckmyn, A. and L. Berre, 2005: A Wavelet Approach to Representing Background Error Covariances in a Limited-Area Model, Mon. Wea. Rev., 133, 1279-1294.
  • Gerard, L. and J.-F. Geleyn, 2005: Evolution of a subgrid deep convection parametrization in a limited-area model with increasing resolution, Q. J. R. Meteorol. Soc., 131, 2293-2312.
  • Gellens-Meulenberghs, F., 2005: Sensitivity tests of an energy balance model to choice of stability functions and measurement accuracy. Boundary-Layer Meteorology, DOI: 10.1007/s10546-004-5640-9, 115(3), 453-471.
  • Gerard, L., 2007: An integrated package for subgrid convection, clouds and precipitation compatible with meso-gamma scales, Q. J. R. Meteorol. Soc., in press.
  • Termonia, P., and A. Deckmyn, 2007: Model-Inpsired Predictors for Model Output Statistics (MOS), Mon. Wea. Rev., in press.
  • Termonia, P., and R. Hamdi, 2007: Stability and accuracy of the physics-dynamics coupling in spectral models, Q. J. R. Meteorol. Soc., in press.
 
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