Anomalie températures dans AROME

[calou34]

Je replace ici la remarque soulevée par quelques-uns d’entre nous (dont @Nono34) pour une meilleure visibilité.

On pose la question d’anomalies basses de T dans le modèle de prévision AROME au-dessus des lacs et étangs côtiers méditerranéens (Vaccarès, Berre, Mauguio..).
Il semblerait qu’un biais (ou erreur) de mesure affecte le niveau T2M.
Synthèse et liens post par @_sb

Une requête visualisation WMS sur le site de MF pour la version ARO 0.025° indique que cet écart de T s’estompe au 2è niveau modèle disponible (10M).

https://donneespubliques.meteofrance.fr/?fond=produit&id_produit=131&id_rubrique=51

L’idée est de suspecter la diffusion verticale du bilan d’énergie provenant du schéma de surface, en effet le paramètre T sol indique bien des valeurs prescrites erronées.
Je remercie Stéphane d’avoir pris le temps d’investiguer la piste du schéma FLAKE.
Les suggestions des plus aguerris d’entre vous sont les bienvenues, le sujet est complexe et mériterait peut-être un feedback vers l’opérationnel.
 

Merci.

Modifié 11 août 2020 par calou34

[_sb]

Je ne suis pas certain que seuls les étangs de la côte méditerranéenne soient impactés bien que leur profondeur soit généralement très faible. En tout cas, FLAKE est intégré à SURFEX [1] et entre donc dans le process d'AROME.

 

  Je place ci-dessous tous les lacs et étangs français répertoriés dans la base, d'abord les « salés » puis les « eaux douces » : 9999.0 indique une valeur manquante.

 

      Lat,       Lon,    Mean       Max    Surface                     International Name                            National Name                      Country
      deg        deg    Depth,     Depth,   area,                                                                                                               
                                               m         m      km**2

 

     43.533      4.567   9999.0   9999.0     65.0                       Etang_de_Vaccares                       Etang_de_Vaccares                        France
     43.092      3.002   9999.0   9999.0     55.0                   Etang_de_Bages-Sigean                   Etang_de_Bages-Sigean                        France
     42.583      9.493   9999.0   9999.0     14.5                       Etang_de_Biguglia                       Etang_de_Biguglia                        France
     42.131      9.537   9999.0   9999.0      6.0                          Etang_de_Diane                          Etang_de_Diane                        France
     41.947      9.406   9999.0   9999.0      2.1                           Etang_de_Palo                           Etang_de_Palo                        France

 

    46.733      5.866     85.0    145.0    584.0                                 Bourget                                 Bourget                        France
     46.433      6.550    154.4    310.0    580.0                                   Leman                                  Geneva                        France
     43.445      5.114      6.0      9.0    155.3                          Etang_de_Berre                          Etang_de_Berre                        France
     43.406      3.623      5.0     32.0     75.0                           Etang_de_Thau                           Etang_de_Thau                        France
     47.096     -1.676      1.4      4.0     65.0                           de_Grand-Lieu                           de_Grand-Lieu                        France
     45.137     -1.114      5.0     10.0     56.7                de_Houtrin_et_de_Carcans                de_Houtrin_et_de_Carcans                        France
     44.488     -1.163     11.5     23.0     55.0         Etang_de_Cazaux_et_de_Sanguinet         Etang_de_Cazaux_et_de_Sanguinet                        France
     42.848      2.996      2.0      3.7     54.0                        Etang_de_Leucate                        Etang_de_Leucate                        France
     48.567      4.767      7.3   9999.0     48.0                        du_Der-Chantecoq                        du_Der-Chantecoq                        France
    -22.151    166.799      3.5      7.0     40.0                                 de_Yate                                 de_Yate                        France
     44.350     -1.170     11.0     20.5     35.4           de_Biscarrosse_et_de_Parentis           de_Biscarrosse_et_de_Parentis                        France
     43.577      4.029   9999.0   9999.0     30.0                            Etang_de_lOr                            Etang_de_lOr                        France
     44.517      6.350     45.0     90.0     28.2                         de_Serre-Poncon                         de_Serre-Poncon                        France
     45.850      6.167     41.5     82.7     27.0                            Lac_d_Annecy                                  Annecy                        France
     48.272      4.340      9.0     18.7     23.0                                 dOrient                                 dOrient                        France
     43.764      6.184     34.5     93.0     22.0                         de_Sainte-Croix                         de_Sainte-Croix                        France
     44.972     -1.119      4.0      8.0     19.9                        Etang_de_Lacanau                        Etang_de_Lacanau                        France
     46.485      5.681     38.8    100.0     16.0                             de_Vouglans                             de_Vouglans                        France
     44.205      2.757   9999.0   9999.0     12.0                             de_Pareloup                             de_Pareloup                        France
     48.917      5.733      3.2     14.0     11.0                               de_Madine                               de_Madine                        France
     44.922      3.075     40.0     79.0     11.0                             de_Grandval                             de_Grandval                        France
     44.747      3.799     17.6     50.0     10.8                              de_Naussac                              de_Naussac                        France
     45.797      1.879     10.9     32.0      9.8                           de_Vassiviere                           de_Vassiviere                        France
     42.048      9.473   9999.0   9999.0      8.0                           Etang_dUrbino                           Etang_dUrbino                        France
     44.961      5.688     57.5    115.0      6.6                 de_Monteynard-Avignonet                 de_Monteynard-Avignonet                        France
     45.553      5.797     35.0     71.0      5.5                           dAiguebelette                           dAiguebelette                        France
     42.976      1.959     10.9   9999.0      5.5                      Barrage_de_Montbel                      Barrage_de_Montbel                        France
     47.154      3.896     15.9     48.0      5.2                           de_Pannaciere                           de_Pannaciere                        France
     46.815      6.314     15.7     43.0      5.1                          de_Saint-Point                          de_Saint-Point                        France
     43.878      6.537     30.0    100.0      5.0                            de_Castillon                            de_Castillon                        France
     48.350     -3.900      3.5      7.0      4.5                            Saint-Michel                            Saint-Michel                        France
     48.204     -3.050     25.0     50.0      4.0                            de_Guerledan                            de_Guerledan                        France
     45.455      5.535     25.0     36.0      3.9                              de_Paladru                              de_Paladru                        France
     46.329      5.620      9.5   9999.0      3.8                             de_Coiselet                             de_Coiselet                        France
     45.452      4.255     18.1   9999.0      3.7                             de_Grangent                             de_Grangent                        France
     43.587      6.811     16.2   9999.0      3.7                        de_Saint-Cassien                        de_Saint-Cassien                        France
     47.182      4.064      5.3      6.0      3.5                             des_Settons                             des_Settons                        France
     44.226     -1.208      4.0      8.0      3.4                              dAureilhan                              dAureilhan                        France
     43.635      2.783     20.0     40.0      3.4                              du_Laouzas                              du_Laouzas                        France
     43.736      5.946     24.4     55.0      3.3                               dEsparron                               dEsparron                        France
     48.467      6.917     39.0     78.0      3.0                        de_Pierre-Percee                        de_Pierre-Percee                        France
     47.517      0.667      1.5      6.0      3.0                           Saint-Nicolas                           Saint-Nicolas                        France
     43.319      1.806   9999.0   9999.0      2.8                          de_la_Ganguise                          de_la_Ganguise                        France
     48.788      2.010   9999.0   9999.0      2.5                  Etang_de_Saint-Quentin                  Etang_de_Saint-Quentin                        France
     46.671      5.791      8.1     16.2      2.3                              de_Chalain                              de_Chalain                        France
     47.607      3.107      4.2     15.0      2.2                              du_Bourdon                              du_Bourdon                        France
     47.182      3.613      3.0      4.0      2.2               Etangs_de_Vaux_et_de_Baye               Etangs_de_Vaux_et_de_Baye                        France
     42.570      2.100     18.5     37.0      2.2                             de_Matemale                             de_Matemale                        France
     45.206      6.125     45.0     90.0      2.2                         de_Grand_Maison                         de_Grand_Maison                        France
     47.746      5.313   9999.0   9999.0      2.0                             Villegusien                             Villegusien                        France
     43.772     -3.083   9999.0   9999.0      1.9                                  dAvene                                  dAvene                        France
     44.626      3.578      8.0     16.0      1.9                              de_Charpal                              de_Charpal                        France
     44.107      2.694      7.5     17.0      1.9                de_Villefranche-de-Panat                de_Villefranche-de-Panat                        France
     44.296      2.744     17.0     34.0      1.8                       de_Pont-de-Salars                       de_Pont-de-Salars                        France
     46.749     -1.714      2.2   9999.0      1.7                               dApremont                               dApremont                        France
     47.373      3.910      8.6   9999.0      1.7                         Lac_du_Crescent                         Lac_du_Crescent                        France
     44.661      2.683   9999.0   9999.0      1.7                                de_Maury                                de_Maury                        France
     49.465      3.673   9999.0   9999.0      1.6                           de_Chamouille                           de_Chamouille                        France
     42.570      1.999     12.5     25.0      1.5                        des_ Bouillouses                        des_ Bouillouses                        France
     49.872      4.599      4.0      7.0      1.5                     des_Vieilles_Forges                     des_Vieilles_Forges                        France
     45.019      6.148     38.0     40.0      1.4                              du_Chambon                              du_Chambon                        France
     47.287      3.915     14.1   9999.0      1.4                            de_Chaumecon                            de_Chaumecon                        France
     46.160      5.590     21.5     43.0      1.4                                  Nantua                                  Nantua                        France
     44.974      5.778   9999.0   9999.0      1.4                        de_Pierre-Chatel                        de_Pierre-Chatel                        France
     47.329      4.089   9999.0   9999.0      1.4                          de_Saint_Agnan                          de_Saint_Agnan                        France
     48.165      6.356      6.0     12.0      1.3                               de_Bouzey                               de_Bouzey                        France
     44.453      3.928   9999.0   9999.0      1.3                            de_Villefort                            de_Villefort                        France
     48.069      6.853     16.8     38.4      1.2                            de_Gerardmer                            de_Gerardmer                        France
     45.011      5.778     39.0   9999.0      1.2                    Grand_lac_de_Laffrey                    Grand_lac_de_Laffrey                        France
     49.527      4.778   9999.0   9999.0      1.2                               de_Bairon                               de_Bairon                        France
     42.825      0.130     58.0    130.0      1.1                          de_Cap-de-Long                          de_Cap-de-Long                        France
     44.067      2.825   9999.0   9999.0      1.1                                de_Pinet                                de_Pinet                        France
     48.784     -0.287      6.0     12.0      1.0                           de_Rabodanges                           de_Rabodanges                        France
     46.329      6.764   9999.0   9999.0   9999.0                                 de_Bise                                 de_Bise                        France
     46.345      6.733   9999.0   9999.0   9999.0                              de_la_Case                              de_la_Case                        France
     46.437      1.614   9999.0   9999.0   9999.0                              de_Chambon                              de_Chambon                        France

 

Sauf erreur de ma part, le 1er niveau natif hors sol d'AROME est à 5 m. La T2m est post-traitée (comme sur quasiment tous les modèles).

La skin température (température à l'interface sol / atmosphère, que le sol soit « terre » ou « eau »), présente des anomalies sur AROME (0.025°) ce qui n'était pas le cas sur ICON-D2. Après, je n'ai pas d'accès aux températures de la colonne d'eau ni du sous-sol, ni du premier niveau natif (5m) ... Ici pour aujourd'hui 15h UTC, la skin T a des valeurs < 15°C pour ces étangs et des valeurs > ~ 35°C sur les terres environnantes :

 

 

Paramétrisation de la sous-unité FLAKE ? Je ne vois pas un pb dans le calcul des T2m mais plus une conséquence. Pb dans l'intégration dans SURFEX [2] ? La différence s'estompe assez vite en effet : 10m, ok, 20m en réduction, 35m traces, 50m ko.

 

[1] : https://www.umr-cnrm.fr/spip.php?article145

[2] : la doc avec un chapitre entier consacré à FLAKE et les lacs : http://www.umr-cnrm.fr/surfex/IMG/pdf/surfex_scidoc_v8.1.pdf

lu en diagonale, me sens pas de m'y plonger.

[calou34]

Dans la doc jointe, il y est question d’un masque de T comme module optionnel (partie 2.4 Inland Water).
De ce que je comprends, ce skin 1D d’épaisseur 1mm vise à introduire une source de chaleur compensant la divergence du flux de rayonnement net à la surface.
Il s’agit de retrouver une température de surface représentative du bilan énergétique à la surface du lac, où la dérivée totale de la température est en équilibre avec la diffusion de la température !
Un module optionnel donc qui modifie les flux de chaleur de surface vers l’atmosphère mais aussi le profil de la thermocline du lac à chaque pas de temps du modèle.

 

Du coup, sans présumer de cette hypothèse (le déficit des Ts est quand même significatif), les conséquences en couches limites n’apparaissent pas négligeables.
Ici par exemple, avec les valeurs de vents en rafales à 10M, la direction du vent (friction), et le refroidissement jusqu’à saturation amenant la formation de ST ou brouillards modélisés ce matin (ARO 1.3).

 

[Cers]

Il y a 4 heures, _sb a dit :

lu en diagonale, me sens pas de m'y plonger

 

Merci pour les liens. C'est intéressant, j'ai survolé le .pdf mais idem, je me sens pas de m'y plonger cette nuit ! 😅

[_sb]

@calou34 : bien vu pour les stratus

[Cers]

Même pour un bout de rivière en fait, certaines valeurs sont bien basses non ? Par exemple au point de grille au-dessus de Le Puy-Sainte-Réparade, au niveau de la Durance, il y a 10 degrés d'écart par rapport au point à côté demain après-midi.

Modifié 11 août 2020 par Cers

[_sb]

Oui, les rivières sont prises en compte par FLake (avec une profondeur de 3m par défaut si je me souviens bien).

 

Avec une première lecture plus approfondie, plusieurs interrogations me viennent à l'esprit :

 

- schématiquement, le lac et son sous-sol sont découpés verticalement en couches :

* de la surface à la limite inférieure de la couche de mélange ;

* de la limite inférieure de la couche de mélange à la limite supérieure des sédiments (fond du lac) ;

* de la limite supérieure des sédiments à la limite inférieure de pénétration des ondes thermiques dans les sédiments.

 

- le système d'équations s'intègre sur la profondeur z, variant de 0 (surface) à z0 (limite inférieure de pénétration des ondes thermiques dans les sédiments), naturellement différent pour chaque lac, et sur un coefficient simulant la disparition du flux de chaleur en fonction de z.

 

- ce système d'équations diffère selon la couche considérée ;

 

- la turbulence est négligée au voisinage de la surface pour le calcul de la skin T.

 

Comment est paramétrée la profondeur des lacs en question ? Puisque la base ne connaît pas leurs valeurs (moy et max, msg ci-dessus), on peut supposer que la valeur par défaut de FLake est gardée, soit 10 mètres.

Si la profondeur est incorrecte (d'un facteur 5), la description résultante de FLake est fausse. In fine, peut-on évoquer une inertie simulée plus grande de l'étang par rapport à la réalité ? Pourtant, même avec une profondeur de 10 m qui n’est pas abyssale (!), la skinT est d'un peu moins de 8°C, à peu près constante sur les points de grille concernés ! Même valeur à 12h qu'à 06h utc... L'interface entre le sous-modèle FLake et le sous-modèle sol présente-t-elle un biais (chap. I.4 de la doc) dans ce cas de figure ? Constante climatique considérée par défaut ? À partir de là, l'expertise est nécessaire pour aller plus loin.

 

 

[Pan]

.

Modifié 26 août 2023 par Pansa

[_sb]

Non, celle-ci, qu'utilise FLake :

La discussion avait commencé sur le topic Obs et Calou34 l'a judicieusement reportée ici. Il avait remis les liens dans le premier message de ce topic-ci.

Modifié 12 août 2020 par _sb

[Pan]

.

Modifié 26 août 2023 par Pansa

[_sb]

Sur les étangs méditerranéens recensés sur la GLD.

Je regarderai pour des lacs plus à l'intérieur effectivement, si la présence de la mer à proximité peut jouer un rôle dans la paramétrisation.

[Cers]

En regardant rapidement pour d'autres lacs sur le territoire comme celui du Bourget ou d'Annecy, par exemple, il n'y a apparemment pas de biais froid ou le signe d'une erreur.

Modifié 13 août 2020 par Cers

[Pan]

.

Modifié 26 août 2023 par Pansa

[Cers]

il y a 5 minutes, Pansa a dit :

Peut-être car ce sont des lacs dont les valeurs de profondeurs sont renseignées? Il faudrait voir avec les autres lacs ou étangs dont la valeur de profondeur est manquante.

 

Oui, mais l'étang de Berre par exemple a un biais, sa profondeur est pourtant renseignée aussi, non ? Donc je ne comprends pas. Ce n'est en tout cas pas un problème apparaissant au cours du temps, il est présent à l'initialisation du modèle.

[_sb]

J'ai regardé rapidement tout à l'heure sur quelques étangs et lacs et je m'aperçois d'autres anomalies indépendantes du modèle. Sur ces quelques références, les erreurs sont nombreuses. Par exemple :

- les étangs salés du littoral oriental de la Corse : si celui de Biguglia semble ok (et l'erreur de la skinT se retrouve), celui de Diane (3e lac en taille), d'après les coordonnées de la base, serait dans la montagne corse ! Et celui d'Urbino (2nd lac en taille de la Corse) n'est pas dans la base mais je trouve une anomalie caractéristique de la skinT sur AROME.

- les étangs d'eau douce : le lac du Bourget, d'après la base, serait plus grand que le Léman ! Sa profondeur est correctement renseignée. Sa position ne correspond pas : quelque soit la position considérée (celle de la base ou celle géoréférencée), il n'y a pas de biais froid.

 

Ce soir, j'enverrais un mail au contact qui s'occupe de la GDL afin d'avoir son avis. Difficile d'investiguer si la base fournie n'est pas sûre.

De plus, il apparaît que des corrections ont été apportées (cf étangs corses ci-dessus), au moins par MF pour AROME. À moins que MF, tout en utilisant FLake, y connecte une autre base en entrée ? Ou une version corrigée interne et non redistribuée de la GDL (la version 2 de 2014 est la version « publique ») ?

Ou encore que les fichiers texte inclus ne sont pas à jour par rapport aux binaires ...? Beaucoup d'interrogations importantes à dissiper, j'espère que la réponse apportée par l'équipe permettra d'approfondir plus sereinement.

Modifié 13 août 2020 par _sb
ortho

[LMK]

Le 11/08/2020 à 13:17, calou34 a dit :

Je replace ici la remarque soulevée par quelques-uns d’entre nous (dont @Nono34) pour une meilleure visibilité.

On pose la question d’anomalies basses de T dans le modèle de prévision AROME au-dessus des lacs et étangs côtiers méditerranéens (Vaccarès, Berre, Mauguio..).
Il semblerait qu’un biais (ou erreur) de mesure affecte le niveau T2M.
Synthèse et liens post par @_sb

Une requête visualisation WMS sur le site de MF pour la version ARO 0.025° indique que cet écart de T s’estompe au 2è niveau modèle disponible (10M).

https://donneespubliques.meteofrance.fr/?fond=produit&id_produit=131&id_rubrique=51

L’idée est de suspecter la diffusion verticale du bilan d’énergie provenant du schéma de surface, en effet le paramètre T sol indique bien des valeurs prescrites erronées.
Je remercie Stéphane d’avoir pris le temps d’investiguer la piste du schéma FLAKE.
Les suggestions des plus aguerris d’entre vous sont les bienvenues, le sujet est complexe et mériterait peut-être un feedback vers l’opérationnel.
 

Merci.

J'en ai parlé à mon pote cet aprem, il n'a pas plus d'info  

[aln75]

J'ai remarqué cette anomalie de température également dans le Tarn-et-Garonne au niveau de la confluence entre le Tarn et la Garonne proche de Saint Nicolas de la Grave. 

Modélisation pour hier : 

 

Modélisation pour le 7 août 2020 : 

 

Pour ceux qui ne sont pas du coin, la Garonne a hauteur de cette confluence peut atteindre un peu moins d'un kilomètre de large. Voici une image satellite du secteur : 

 

Il se passe exactement la même chose au niveau de la Garonne et de la Dordogne juste avant de former l'estuaire de la Gironde, mais également sur les étangs audois. C'est bien visible sur la modélisation d'Arome du 7 août. 

[_sb]

Merci pour ces compléments

[_sb]

Yop !

Après un premier échange, voici quelques informations :

- FLake est utilisé par beaucoup de modèles et de centres / consortium : DWD, ECMWF (IFS l'intègre, cf ci-dessous), HIRLAM, COSMO, MF, ...

 

- La base de données des lacs (GLDB) connaît plusieurs versions. La version 2 est effectivement la version disponible publiquement. Une troisième existe et qui est celle généralement utilisée en opérationnel bien que des mises à jour / ajouts internes à chaque centre compliquent l'affaire (c'est le cas pour ECMWF). Cette version 3 n'est dispo qu'au cas par cas ; elle comporte d'importantes mises à jour et ajouts par rapport à la 2.

 

- Une 4e version est en cours, prévue pour début 2021, plus précise, avec passage à une résolution ~ 0.3 km au lieu de 1 km et avec des ajouts et corrections supplémentaires.

 

- Surtout, ces biais sont connus (au moins pour la T de la couche de mélange du lac), au moins chez ECMWF qui travaille dessus. Pour eux (ECMWF), l'origine est dans la configuration utilisée de FLake.

 

- Il s'avère également que lors des tests initiaux de la GLDB avec FLake, une forte sensibilité aux paramètres est apparue [1] sur une échelle semi-climatique à climatique et que les interpolations à des résolutions différentes sont sources de biais [1].

 

- Enfin, il est possible de corriger la GLDB si on le souhaite, pour ma part, je ne pense pas aller jusque là !

Je ferai un point plus complet, lorsque davantage d'infos seront disponibles. Bon, a priori, MF est au courant.

 

Un peu de lecture (je n'ai lu ce soir que les résumés) :

- « Upgraded global mapping information for earth system modelling: an application to surface water depth at the ECMWF

 

The FLake (Fresh-water Lake model) parameterisation is employed in the Integrated Forecasting System (IFS) of the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) model which is used operationally to produce global weather predictions. Lake depth and lake fraction are the main driving parameters in the FLake parameterisation. The lake parameter fields for the IFS should be global and realistic, because FLake runs over all the grid boxes, and then only lake-related results are used further. »

https://hess.copernicus.org/articles/23/4051/2019/

(lien fourni lors de ce premier contact)

 

- Slide synthétique (ch 6 et suivants) :

« Surface - atmosphere interactions and the impact of lakes on climate »

http://www.meteo.fr/cic/meetings/2019/SJN/presentations/Salgado.pdf

 

- « Impact of lake surface temperatures simulated by the FLake scheme in the CNRM-CM5 climate model

The impact of lakes on climate is investigated in a set of global simulations performed with the CNRM-CM5 climate model coupled to the FLake lake scheme. »

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.3402/tellusa.v68.31274

 

- [1] « Estimation of the mean depth of boreal lakes for use in numerical weather prediction and climate modelling »

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.3402/tellusa.v66.21295

[todlaniug]

Bonjour à tous,

 

Je vous fait un point rapide pour résumer un petit l'état de l'art de la modélisation des lacs à MF. Je suis un peu dans le rush et si vous voulez je vous ferai un point plus complet dans quelques semaines (fin de thèse et soumission du manuscrit d'ici à la semaine prochaine...).

Je confirme le message de @_sb et une grosse partie de la biblio est fournie.

 

Tout d'abord, FLake n'est pas intégré dans AROME (ça viendra avec le temps...). En oper, la version de SURFEX utilisée doit être 7.3 ou 7.6 et en recherche nous en sommes à la version 8.1 (la version 9 arrive). Il y a donc un décalage et toutes les paramétrisations ne sont pas intégrées.

 

Par ailleurs, il y a plusieurs problèmes inhérents à FLake qui ne résoudra pas tous les soucis et notamment pour les étangs palavasiens. Le premier concerne la physique du modèle qui ne s'applique que pour l'eau douce (FLake = Freshwater Lake model). Dmitrii Mironov (qui a développé le modèle) a lancé l'idée de développer une version pour eau salée au dernier workshop :https://www.umr-cnrm.fr/surfex/spip.php?article449     . Malheureusement, cela complique pas mal le modèle (en prenant une approche issue de l'océanographie) et puis il n'a pas le temps (peut être une future thèse). Cela reste donc à l'état de la recherche pour l'instant et donc pas encore prévu en oper.

 

Le deuxième provient effectivement de la base de donnée de lacs GLDB. La dernière version a permis d'améliorer significativement les estimations de profondeur notamment sur la zone boréale. Cette version propose une version continue pour les profondeurs sur le globe.  Par contre, elle ne résout pas le fait que certains tronçons de rivière sont considérés comme lac et inversement. Pareil cela reste pour l'instant seulement utilisé en recherche. En plus, c'est une carte statique et donc pas de prise en compte des marnages, il faudrait surement que l'on se base sur le travail de Pekel  pour la variation de surface  en complément du modèle de bilan de masse qui est développé en ce moment. Par contre les premiers résultats sur l'apport de FLake en PNT et en climat sont encourageants . D'ailleurs le Centre Européen l'utilise dans leurs modèles de surface.

 

Enfin, il est vrai qu'on approche les limites de l'observation et malheureusement la profondeur moyenne est une caractéristique morpho qui veut à la fois tout et rien dire (et qui en plus est très difficile à estimer).  La télédétection ne sert pas pour déterminer les bathymétries et seules des campagnes de terrains dédiées permettent l'acquisition de données aussi importante. L'approche de Margarita pour appliquer les profondeurs moyennes a donc été de classer les lacs par zones géologiques. L'hypothèse pour la profondeur de ces lacs est de considérer que tous les lacs d'une zone géologique ont une origine commune et donc une profondeur similaire. C'est grossier mais ça donne de bons résultats.

D'ailleurs, FLake c'est 8 variables pronostiques et 2 paramètres (coefficient d'extinction et profondeur moyenne). Malheureusement le modèle est assez sensible au paramètre de profondeur.

 

Bien sûr, il reste pas mal de questions à aborder. Pour les problèmes au niveau des étangs, je vais me renseigner pour savoir qu'est ce qui est appliqué actuellement mais c'est un schéma très grossier (sûrement basé sur une interpolation ou autre).

 

EDIT: Je confirme que les biais sont connus pour les lacs. Ça y travaille.

 

Modifié 3 septembre 2020 par todlaniug
ajout

[_sb]

Merci @todlaniug, avec le mois d'août finissant, je n'avais pas relancé les contacts, notamment avec Margarita qui m'avait offert le tout premier contact.

Les informations que tu donnes sont précieuses. De plus, elles permettent de mesurer le chemin parcouru et à parcourir. Encore merci et n'hésite pas à revenir sur le sujet dès que tu auras du temps.

[todlaniug]

Promis, j'essaie de faire un message un peu plus structuré et plus détaillé dès que j'ai un peu de temps. Je vais aussi voir du côté oper où ils sont actuellement. Les lacs n'étaient pas la priorité il y a encore quelques mois (en PNT), du côté climat par contre ça avance bien.

[_sb]

Margarita m'a écrit il y a quelques jours : elle m'a très gentiment fourni la version 3 de la GLDB. Je n'ai pas regardé en détail (il faudrait la coupler à un modèle atmosphérique je pense pour y voir plus clair). Cependant, d'après les données fournies et une première lecture :

- les lacs salins n'étaient pas pris en compte dans la version 2 même s'ils étaient présents (ils étaient ignorés de l'interface de couplage). Ce n'est plus le cas dans la version 3.

Comme le signalait @todlaniug, l'eau salé complique fortement la modélisation, les équations menées sur l'eau douce sont trop approximatives.

- la profondeur inconnue des lacs salés étaient de 10 m dans la version 2, elle passe à 5 m dans la version 3 (toujours à 10 m pour les lacs d'eau douce).

- les lacs d'eau douce (étangs de Thau, de Leucate  et de l'Or pond) ont un traitement spécifique : (in FAQ)

Citation

The near-shore lake list consists of approximately 50 entries, and contains information of large near-shore lakes, lagoons and firths that are present in the individual lake list (or fresh-water individual lake list) or in the additional dataset (or saline individual lake list), but either missing or represented as a sea in the GLDBv3.

Ils étaient représentés comme intégrés à la mer.

- Comme le soulignait encore @todlaniug, les caractéristiques morphologiques (profondeur maximale et profondeur moyenne) ont un traitement probabiliste et statistique basé sur une succession de schème (géologique profond / tectonique, de surface, sédimentaire, d'origine volcanique, permafrost le cas échéant, etc) et d’équations améliorées dans cette 3e version. Une approche humaine directe a pu être parfois nécessaire en dernier recours (zone boréale essentiellement). Cela ne concerne pas les lacs cités sur ce topic.

Je vais essayer de me concentrer plus sur AROME et FLake.

 

Un peu de lecture :

https://opensource.umr-cnrm.fr/projects/ecoclimap/wiki (ECOCLIMAP 2 est utilisé pour le mask terre / lac / mer / rivière. Pourrait être remplacé à terme par GLOBCOVER)

https://asr.copernicus.org/articles/16/57/2019/

 

https://hepex.inrae.fr/wp-content/uploads/2018/02/1215-1235-Pappenberger-Earth-system-modelling.pdf

http://due.esrin.esa.int/page_globcover.php

[todlaniug]

Bonjour à tous,

 

J'ai enfin trouvé un peu de temps pour revenir sur le sujet.

En relisant les échanges (notamment ceux avec @_sb), je me rends compte que la plupart des points ont été abordé.

Je vais donc essayer de faire un résumé.

 

Opérationnel:

 

La version de SURFEX utilisée se base sur le schéma de sol ISBA-3L (donc avec 3 couches de sol, 1.). Ce schéma commence à dater et des erreurs peuvent advenir dans le bilan d'énergie notamment dans des conditions particulières notamment en hiver. Le schéma à jour est aujourd'hui ISBA-MEB (utilisé en recherche uniquement, 2.) qui prend en compte un bilan distinct pour le sol, la neige et la végétation.

Cette version de SURFEX s'appuie sur ECOCLIMAP.v1 (sauf si ils ont eu le temps de modifier ça avant de passer aux nouveaux supercalculateurs). Cette version commence malheureusement à être un peu vieillotte. En ce qui concerne les lacs, on est sur un schéma qui s'appelle WATFLUX et qui n'est rien d'autre qu'une SST calculée à partir d'une formule de type Charnock. Il y a donc de nombreux biais et notamment dû au fait que la France ne possède que de petits lacs. Si je me souviens bien, il doit quand même y avoir un rappel de la SST vers la T2m.

 

Dans un futur proche, la version 8.1 de SURFEX devrait être intégré avec la version 2.5 d'ECOCLIMAP. Il y aura ici un modèle spécifique pour les lacs FLake appliqué au couvert de lac provenant de GLDBv2 modifiée. Comme le disait judicieusement @_sb, cela ne résout pas tous les soucis puisque le modèle possède une forte sensibilité aux paramètres et surtout à la profondeur moyenne. Le but de GLDB est de fournir une information globale à 1km de résolution, la qualité n'est donc pas optimale localement (correction statistique sur la zone boréale mais pas encore sur la France et même si le travail fait est extraordinaire). De plus, les corrections se font au cas par cas. A titre d'exemple, j'ai fait pas mal de corrections sur la zone du Baïkal. Pour finir, la distinction barrages/lacs n'est pas optimale et lorsqu'il y a une absence de réponse alors une valeur arbitraire est attribuée.

Pour finir sur les biais, FLake est un modèle 1D avec une double paramétrisation (pas de représentation de l'hypolimnion). Il peut donc y avoir des problèmes d'inertie thermique pour les grands lacs (d'où sa "limitation" à une profondeur moyenne de 60m). De plus, il n'y a pas de distinction eau salée/eau douce dans la paramétrisation et donc les étangs palavasiens sont soit dans la catégorie lac soit mer.

 

Recherche:

 

Plusieurs pistes d'améliorations sont en cours en sachant qu'en recherche on utilise la dernière version de SURFEX (8.1 et bientôt 9) et de GLDB (v3). D'autres pistes d'améliorations sont aujourd'hui à l’œuvre.

Déjà le bilan de masse des lacs a été ajouté au modèle de routage en rivières (CTRIP, 3.) et bientôt la gestion des barrages sera disponible. Eh oui, jusqu'à maintenant on ne modélisait que des rivières et des fleuves (notamment dans les simulations climatiques). On espère corriger certains biais sur le débit des rivières au vu des premiers résultats à l'échelle globale. Ce bilan de masse permettra aussi de rendre la profondeur des lacs dynamiques et donc d'ajuster la LST à chaque pas de temps.

Ensuite, une nouvelle version d'ECOCLIMAP: ECOCLIMAP-SG dans le cadre de ESA-CCI va permettre d'actualiser la carte d'occupation des sols avec une résolution de 300m.

Enfin, en étant optimiste, on peut espérer l'intégration des différentes données dans un système d'assimilation et notamment des hauteurs d'eau avec la mission spatiale SWOT.

 

Je pense avoir résumé pour beaucoup l'état de l'art de la gestion des lacs.

 

---------

1. Boone, A., J.-C. Calvet and J. Noilhan, 1999: The inclusion of a third soil layer in a Land Surface Scheme using the Force-Restore method. J. of Appl. Meteor., 38, 1611-1630

2. Napoly, A., Boone, A., & Welfringer, T. (2020). ISBA-MEB (SURFEX v8. 1): model snow evaluation for local-scale forest sites. Geoscientific Model Development, 13(12), 6523-6545.

3. Guinaldo, T., Munier, S., Le Moigne, P., Boone, A., Decharme, B., Choulga, M., & Leroux, D. J. (2020). Parametrization of lakes water dynamics in the ISBA-CTRIP land surface system (SURFEX v8. 1). Geoscientific Model Development Discussions, 1-59

Modifié 10 février 2021 par todlaniug

[_sb]

Grand merci @todlaniug, j'avais quelque peu mis de côté, trop de boulots pour un sujet profond (haha) et complexe et même un peu oublié son existence. Très cool d'avoir pris ce temps pour nous restituer cette synthèse.