Calcul de la T°C au sol à partir de la carte 850 hpa

[Charlot 94]

Salut tout le monde, /emoticons/tongue@2x.png 2x" width="20" height="20">

D'après ce que j'ai compris, on calcule la température qui fera à 2 m du sol à partir de la carte 850 hpa, altitude où l'influence du sol est nul.

Hier alors que j'observais le profil vertical des températures pour ma région IDF (94), je m'aperçut qu'il y avait une inversion justement là où les 850 hpa se trouvent.

Au niveau de cette inversion, la température prévue était de -7°C à 7h, dans un air global assez sec avec un peu plus d'humidité dans les basses couches et dans la haute troposphère. En tenant compte qu'il y avait aussi 5cm de neige.

Comment donc nos prévisionnistes ont-ils fait pour savoir qu'il y aurait -12°C au sol alors que théoriquement l'air se réchauffe en descendant?

Merci d'avance!

(PS vous pouvez rentrer un peu dans les détails techniques )

[Mammatus68]

Je n'ai pas de réponse universelle à te donner mais faut savoir qu'il y a beaucoup de paramètres à connaître qui jouent sur les variations nocturne de température au sol. Voici les plus importants selon moi dans le bazar : T° de la masse d'air, nébulosité, épaisseur des nuages, altitude des nuages, topographie du terrain au sol, vent au sol, présence de neige, profil hygrométrique de l'atmosphère, direction du flux, saison courante, durée de la nuit...

Il faut donc jouer avec tout ça. /emoticons/happy@2x.png 2x" width="20" height="20">

[pinthotal]

Salut tout le monde, /emoticons/tongue@2x.png 2x" width="20" height="20">

D'après ce que j'ai compris, on calcule la température qui fera à 2 m du sol à partir de la carte 850 hpa, altitude où l'influence du sol est nul.

Non pas du tout, tu n'as pas dû bien comprendre. s'il y a une inversion il peut faire beaucoup plus froid au sol qu'à 850 hPa et si au contraire c'est instable il peut y faire beaucoup plus chaud.

Les températures sur les différentes villes de France sont prévues à partir d'adaptations statistiques sur différents paramètres des modèles, sachant que les prédicteurs les plus influents dans cette adaptation statistique sont tout simplement les températures à 2 mètres simulées aux différents points de grille du modèle encadrant la ville en question. Les modèles simulent en général assez bien le profil thermique des basses couches (comme une inversion ou au contraire de l'instabilité), donc il serait absurde de ne pas utiliser cette simulation en ne regardant que les températures au-dessus de la couche limite.

[dada]

Oui enfin ça devient moins évident avec neige au sol sur une vaste étendue. On en a eu la preuve ces derniers jours avec des mini complètement sur estimées.

[mickaelchristoph]

D'après ce que j'ai compris, on calcule la température qui fera à 2 m du sol à partir de la carte 850 hpa, altitude où l'influence du sol est nul.

Comment donc nos prévisionnistes ont-ils fait pour savoir qu'il y aurait -12°C au sol alors que théoriquement l'air se réchauffe en descendant?

Bonjour à toi,

alors en réalité pour prévoir les températures à 2 m au dessus du sol, on n'utilise pas la température à 850 hPa, enfin pas vraiment (sauf en été on pourrait mais je vais y revenir après).

1) Comment fait t'on pour prévoir une température à +2m?

Et bien on se sert des données issues des modèles numériques, ces derniers nous donnent des températures dites brutes, puis ensuite via des formules (en fonction de la région, des particularités climatiques, etc...), on arrive à des températures dites "adaptations statistiques".

Ainsi, nous avons 2 températures pour un même lieu : la température que passe le modèle brute (tu peux les avoir avec gfs par exemple) et aussi la température statistique (AS), qui est théoriquement plus précise (on prend soit celles de CEP ou d'ARPEGE).

Mais en fait, les modèles sont incapables de calculer une température à +2m ! Et oui, car les premiers niveaux des modèles se trouvent un peu au dessus (17m pour AROME si je ne me trompe pas). Du coup, on fait appel à une extrapolation, en intégrant un modèle de très basse couche qui va assurer la liaison entre le premier niveau du modèle et le sol. Idem pour le vent à 10m !

Toutefois, dans certaines situations, la T brute donne de meilleurs résultats, par exemple quant une perturbation de redoux (neige de redoux) arrive sur de l'air très froid, nos AS (adaptation statistique) ont tendance à radoucir rapidement, mais le brute lui est plus fiable.

2) Et la température à 850hPa alors? Règles empiriques...

On peut s'en servir comme un complément. 850 hPa en été, c'est en effet une altitude au dessus de toute inversion de basse couche (pas toujours mais on reste simple lol). Du coup, en journée, l'inversion se résorbe en général (en été, pas forcement en hiver). En prenant un radio-sondage, il suffit alors de prendre la température à 850hPa, et de suivre une adiabatique sèche jusqu'au sol (attention en été au sur-adiabatisme = surchauffe du sol)

Pour faire simple en été (règles empiriques mais on ne fait plus cela vu que notre modèle est bon, enfin souvent bon lol) :

Par ciel clair : T max à 2m = T850+14 (ou +15.5 sur la région parisienne si pas de vent et très chaud).

Par ciel nuageux : T max à 2m = T850+11

Par ciel couvert : T max à 2m = T850+9

En hiver par contre, avec les inversions, l'air ne se rechauffe pas toujours en descendant, dans les basses couches en tout cas.

3)Sur ou sous-estimation des températures?

Depuis quelques jours, les températures minimales ne sont pas toujours bien prévues par les modèles, ils sont un peu trop chaud, pourquoi? Car ils prennent mal en compte la couche neigeuse au sol, en gros l'albédo. D'ou l'expertise humaine pour rectifier le tire. Et en plus avec l'expérience et selon les situations, on rectifie de façon juste les températures, enfin on essaye !

[pinthotal]

Oui enfin ça devient moins évident avec neige au sol sur une vaste étendue. On en a eu la preuve ces derniers jours avec des mini complètement sur estimées.

Les adaptations statistiques ne sont pas parfaites évidemment, les prévisionnistes prennent en compte ce genre de phénomènes pour les corriger quand c'est nécessaire.

Mais dans ce cas la température à 850 hPa ne t'est pas non plus d'un grand secours.

[Cotissois 31]

A ce propos, puisque c'est un peu le sujet d'un autre topic.

Est-ce que les températures à 2m de GFS sont issues des statistiques climatologiques ou sont paramétrisées suivant un modèle déterministe ?

[Charlot 94]

Merci pour vos réponses! /emoticons/happy@2x.png 2x" width="20" height="20">

Je partais vraiment dans la mauvaise direction lol!

Pas évident donc de prévoir avec précision une température à un point donné.

Citation:

"Car ils prennent mal en compte la couche neigeuse au sol, en gros l'albédo"

Tiens, à ce propos, de combien de degrés la couche neigeuse peut faire baisser la température?

[pinthotal]

A ce propos, puisque c'est un peu le sujet d'un autre topic.

Est-ce que les températures à 2m de GFS sont issues des statistiques climatologiques ou sont paramétrisées suivant un modèle déterministe ?

Les adaptations statistiques ne peuvent être calculées que en un point où tu as une longue série d'observations à ta disposition. Donc ça ne peut être qu'en un nombre limité de stations météo et en aucun cas un champ spatialisé sur une maille régulière.

Tes tempés à 2m de GFS sont donc issues d'un modèle déterministe.

Dans la majorité des cas, les adaptations statistiques sont bien plus robustes que les températures à 2 mètres simulées puisque le propre de l'adaptation statistique est justement de minimiser les erreurs sur des longues séries de données.

[pinthotal]

Car ils prennent mal en compte la couche neigeuse au sol, en gros l'albédo.

Je corrige ce petit détail : ce n'est pas une question d'albédo (en tout cas pas au sens albédo du rayonnement solaire). En fait le refroidissement est plus fort sur sol enneigé car l'émissivité dans l'infra-rouge de la neige est plus forte que celle du sol nu. (La neige est quasiment un corps noir dans l'infra-rouge avec une émissivité de 0.99 environ)

Du coup la neige émet plus de rayonnement infra-rouge qu'un sol déneigé donc la température de la neige baisse fortement alors qu'un sol déneigé se refroidirait moins vite. Ensuite la conduction entre la surface et l'air ne change pas beaucoup, donc plus la surface est froide plus l'air sera refroidi.

[snowman43]

Les adaptations statistiques ne peuvent être calculées que en un point où tu as une longue série d'observations à ta disposition. Donc ça ne peut être qu'en un nombre limité de stations météo et en aucun cas un champ spatialisé sur une maille régulière.

Et les réanalyses ?

[mickaelchristoph]

Tiens, à ce propos, de combien de degrés la couche neigeuse peut faire baisser la température?

Excellente question ! Alors tout dépend de la quantité de neige et de la situation météo.Mais on va prendre un cas concret : celui de ce matin !

Alors si on prend notre station Orgerus (à coté de Houdan) dans le 78, là ou il resterai 5cm : notre modèle ARPEGE (run d'hier soir 18TU) en adaptation statistique a prévu pour ce matin -7°C. Il a en réalité fait -14°C (-13.6°C).

Pour Villacoublay (là ou il ne reste presque plus de neige), le modèle mettait -6°C, il a fait -7.

On voit bien que "les modèles sont dans les choux pour les températures" en cas de neige au sol pour les raisons que pinthotal a très bien expliqué.

Pour en revenir à ta question, voilà ce que je pense : en cas de neige, la température sous abri correspond quasiment à la température que l'on relève près du sol quand il n'y a pas de neige. En gros, la température près du sol peut être bien plus basse que la température sous abri. Si tu as un ciel clair, pas ou peu de vent, alors l'écart entre ces 2 températures peut atteindre 8°C !

Donc voila mon mode de réajustement (si le ciel est clair et le vent calme ou très faible).

Si la couche neigeuse dépasse les 5 cm : Tmin = Tmin prévue par les adapations stat - 6°C

Si la couche neigeuse est entre 1 et 4 cm : Tmin = Tmin prévue par les AS - 4°C

Voilà c'est une méthode empirique à adapter selon les régions.

[pinthotal]

Et les réanalyses ?

Si le modèle ne simule pas bien les températures près du sol, ça n'est pas suffisant de faire des réanalyses. N'oublie pas que toute analyse ou réanalyse est avant tout issue du champ de prévision 6 heures plus tôt. Donc si ton modèle ne représente pas tel ou tel effet local - qui joue sur la température mesurée en un point précis -, tu ne le représenteras pas bien non plus en analyse/réanalyse.

Les adaptations statistiques de température (qui sont en fait des régressions multiples) ne sont calculées que pour des stations de mesure.

[Cotissois 31]

Merci de la réponse pour GFS.

Vous dites que les adaptations statistiques ont bien sous-estimé la situation, alors que GFS est très bon (à 2-3 degrés près) sur l'épisode actuel, il doit donc prendre en compte efficacement la couverture de neige, comme quoi le déterminisme ça marche.

Il y a une semaine, les minimales à -10°C étaient prévues dans le Nord-Est. Or depuis que la perturbation a couvert de neige les régions un peu plus à l'ouest, les prévisions de température ont suivi le décalage.

[Charlot 94]

Intéressant!

Je vais prendre le temps de digérer tout cela /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20"> et d'en apprendre un peu plus sur le climat de la région parisienne pour déterminer au mieux la prévision des températures.

Merci

[adriano50]

Merci de la réponse pour GFS.

Vous dites que les adaptations statistiques ont bien sous-estimé la situation, alors que GFS est très bon (à 2-3 degrés près) sur l'épisode actuel, il doit donc prendre en compte efficacement la couverture de neige, comme quoi le déterminisme ça marche.

Il y a une semaine, les minimales à -10°C étaient prévues dans le Nord-Est. Or depuis que la perturbation a couvert de neige les régions un peu plus à l'ouest, les prévisions de température ont suivi le décalage.

oui tout a fait gfs est vraiment bon je trouve sur la periode

certe il sur estime un peu les temperatures de 2 a 3°C mais ca pas grand chose

il est tres bon dans la localisation (la neige au sol est prise en compte)

En tout cas on a probablement en ce moment les temperatures les plus froide observées au sol au nord de la france avec des temperatures a 850 hpa aussi élevé (-1 a 2°C ce matin et la nuit prochaine ce qui n'est pas froid !)

la meme situation mais avec du -15 a 850 hpa combien on aurait eu ... !

Je l'ai deja dit dans le topic observation nord ouest

[snowman43]

la meme situation mais avec du -15 a 850 hpa combien on aurait eu ... !

Le matin les températures auraient été identiques voir peut être plus élevées en raison du brassage de l'air, l'après-midi ça dépend des régions mais sur l'ouest il ferait beaucoup plus froid.

Il faut bien voir que le couche froide est peu épaisse en ce moment sur l'ouest, dès Z1000/Z975 on repasse dans le positif, plus au NE elle est plus épaisse (on passe dans le positif entre le Z950 et le Z900).

C'est typique des vagues de froid à cette saison, les Tnn sont enregistrées après l'advection froide, quand des inversions se mettent en place et que le vent est faible, les Txn correspondent par contre au passage de l'advection froide la plupart du temps.

[Charlot 94]

Bonsoir,

Toujours en rapport avec la prévision des températures au sol, j'ai observé quelque chose qui ne concorde pas sur le modèle gfs:

Voyez ici, la carte des prévisions des températures sur la France (mais surtout le 94 /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20"> ) sur le plan horizontal en donnée brute pour le lundi 12 janvier à 7H00. Il est inscrit -2°C:

Ici, sur le plan vertical pour le même point, il est inscrit 1 à 2°C. Pourquoi y a-t-il un écart de 3 à 4°C, pour le même modèle, sachant que les runs et les échéances sont exactement les mêmes?

Y a-t-il un mode de rentrée des données différent pour le plan vertical et horizontal?

/emoticons/tongue@2x.png 2x" width="20" height="20">

[Damien49]

Je n'ai pas la réponse exacte, mais je sais que le modèle GFS des températures au sol ne prend pas en compte l'ilot de chaleur urbain, ce qui est particulièrement vrai justement pour Paris. Il est bien évident qu'entre Paris ville et la banlieue parisienne, une différence de quelques degrés sera souvent constaté, mais non implémenté par le modèle numérique.

[snowman43]

Ici, sur le plan vertical pour le même point, il est inscrit 1 à 2°C. mellow.gif Pourquoi y a-t-il un écart de 3 à 4°C, pour le même modèle, sachant que les runs et les échéances sont exactement les mêmes?

La coupe donne les températures sur la couche 1000/200z Charlot, la température à 2m est située en dessous du niveau 1000hpa.

[Charlot 94]

La coupe donne les températures sur la couche 1000/200z Charlot, la température à 2m est située en dessous du niveau 1000hpa.

Il y aurait donc une différence de 4°C en 15 hpa? Ca me paraît énorme quand même. /emoticons/tongue@2x.png 2x" width="20" height="20">

Merci pour l'info Damien. /emoticons/happy@2x.png 2x" width="20" height="20">

[snowman43]

Il y aurait donc une différence de 4°C en 15 hpa? Ca me paraît énorme quand même. tongue.gif

La couche froide était très peu épaisse en début de semaine.

[Charlot 94]

Ok je crois comprendre, merci! /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20">