Modèle et version
Des informations détaillées sur le module physique de MRCC 3.6 se trouvent dans la section sur les modèles de CCmaC. (http://www.cccma.bc.ec.gc.ca/french/models/crcm.shtml#crcm36)
Une description générale de MRCC3.6 et 3.7, de sa validation et de sa réponse à l'augmentation des gaz à effet de serre est disponible dans Plummer et al. (2006).
Toutes les simulations MRCC 3.6.3 et MRCC 3.7.1 ci-dessus utilisent le schéma de convection profonde et peu profonde de Bechtold et al. (2001).
MRCC version 3.7 diffère de 3.6 sur les aspects suivants :
- Le chauffage radiatif solaire est calculé en utilisant une méthode améliorée avec quatre bandes spectrales dans le visible et le proche infra-rouge (remplaçant l'ancienne paramétrisation à deux bandes) et une meilleure représentation du continuum de vapeur d'eau (Puckrin et al. 2004). Cette nouvelle paramétrisation de la radiation augmente l'absorption atmosphérique comparativement à l'ancienne version.
- La formulation du couvert nuageux tient maintenant également compte de la stabilité locale dans la couche, en plus de l'humidité relative qui était déjà considérée (dans 3.6) (Lorant et al. 2002) ; ceci résulte en une augmentation de la réflexion de la radiation solaire incidente.
- Le mélange vertical dans la couche limite a été modifié afin d'inclure le mélange non local de chaleur et d'humidité lorsque la flottabilité à la surface est vers le haut (Jiao and Caya 2006).
- L'"épaisseur de neige effective" -l'épaisseur de neige spécifiée à partir de laquelle les éléments de surface sont supposés couverts par la neige et où l'albédo de surface change de celui du sol à celui de la neige- est passée d'un champ variable spatialement dans la version 3.6 à une valeur constante de 3,0 m sur le sol, à l'exception des zones de toundra, déserts et marécages. Ce changement a permis d'éliminer les gradients erronés du couvert de neige printanier, notés dans certaines régions (i.e. Prairies canadiennes).
- Une capacité de rétention d'eau constante dans le sol de 10 cm a été introduite pour représenter la couche unique de sol alors que cette capacité variait spatialement auparavant. Ce changement a augmenté le rapport de Bowen, diminuant ainsi l'évaporation/précipitation qui étaient surestimées en été au-dessus des points de terre. Ceci a également raccourci la période de gel (et dégel), permettant ainsi au couvert de neige de s'installer plus tôt en automne (Frigon et al. 2002).
- Le bilan interne d'humidité ferme maintenant à tous les pas de temps sur le domaine libre en entier (Paquin et Laprise 2003).
Des informations détaillées sur la physique des versions MRCC 4.1.1 et 4.2.0 peuvent-être trouvées sur le site Web du CCCma, section modèles.
(http://www.cccma.bc.ec.gc.ca/models/crcm.shtml#crcm420).
D'autres descriptions de ces versions sont disponibles dans: Music et Caya (2007) ainsi que Brochu et Laprise (2007).
Domaine et résolution
- AMNO : Le domaine régional (topographie) couvre l'Amérique du Nord avec 201x193 points de grille, incluant la zone éponge de 9 points (au pourtour). Pour des fins d'analyse, nous excluons la zone éponge au pourtour et considérons seulement les 183x174 points de grille de la zone libre. La grille a une projection stéréographique polaire ayant une résolution horizontale de 45 km (vraie à 60°N), 29 niveaux verticaux (toit du modèle à 29 km) et un pas de temps de 15 minutes.
- AMNO (Zoom sur le Canada)
- AMNO (Masque terre-mer)
- QC : Le domaine régional du Québec ( Topographie | Masque terre-mer ) contient 112x88 points de grille, incluant la zone éponge de 9 points (au pourtour). Pour des fins d'analyse, nous excluons la zone éponge au pourtour et considérons seulement les 93x69 points de grille de la zone libre. La grille a une projection stéréographique polaire ayant une résolution horizontale de 45 km (vraie à 60°N), 29 niveaux verticaux (toit du modèle à 29 km) et un pas de temps de 15 minutes.
For information on polar-stereographic grid descriptors in NetCDF format, please refer to the description provided below.
Conduite de données atmosphériques et océaniques
Toutes les données pilote sont interpolées linéairement dans le temps aux pas de temps du MRCC. Pour les données d'océans, les conditions frontières de température de surface de la mer (TSM) et de couverture de glace de mer sont générées suivant la méthodologie développée par Taylor et al. (2000).
- AMIP II : les données d'observations océaniques contiennent les TSM et la couverture de glace de mer mensuelles obtenues de Fiorino (1997).
- MCCG2 : TSM et couverture de glace de mer sont fournies à la fréquence quotidienne au MRCC.
- Les conditions de surface de l'eau des Grands Lacs dans le MRCC (TSM et couverture de glace de mer):
- Sont prescrites avec les données d'observation AMIP II lorsque le MRCC est piloté par des réanalyses.
- Sont calculées par le modèle couplé de lac des Grands Lacs lorsque le MRCC est piloté par un MCCG (parce que la résolution grossière du MCCG ne résoud pas bien les Grands Lacs). Ce modèle de lac de type "couche mélangée/glace thermodynamique" pour les Grands Lacs (Goyette et al. 2000) a été couplé au MRCC. Il simule l'évolution de la température de surface de l'eau et du couvert de glace, avec une profondeur de mélange qui peut varier spatialement.
Stratégie de pilotage
- Pour toutes les simulations MRCC 3.6.3 et MRCC 3.7.1 ci-dessus, une technique de pilotage spectral (Riette and Caya 2002) a été appliquée, à l'intérieur du domaine régional, aux vents de grande échelle (>1400km de longueur d'onde). Le pilotage spectral varie à la verticale, de 500 hPa à 10hPa, atteignant un temps de relaxation caractéristique de 10 heures au toit du modèle (~10 hPa).
Évolution GES+A
- L'évolution des GES suit le scénario SRES A2 du GIEC (IPCC 2000).
Période
- Préalablement à toutes les simulations MRCC 3.6.3, MRCC 3.7.1 et MRCC 4.1.1/4.2.0 ci-dessus, deux années de démarrage ont été exécutées afin de permettre au système climatique du modèle d'atteindre l'équilibre.
Voici des indications sur la production de grilles stéréographiques polaires en format NETCDF :
- DESCRIPTEURS DE GRILLE stéréographique polaire
- straight_vertical_longitude_from_pole : longitude à laquelle l'axe des y (de la grille stéréographique polaire) et le méridien sont parallèles.
- standard_parallel : parallèle en degrés vers lequel se fait la projection en grille stéréographique polaire, la position hémisphérique étant définie par " hémisphère_du_parallèle_type ".
- false_easting : distance en mètres en direction x depuis le pôle jusqu'à l'angle inférieur gauche du domaine régional, le pôle étant défini par " hémisphère_du_parallèle_type " (hémisphère nord ou sud).
- false_northing : distance en mètres en direction y depuis le pôle jusqu'à l'angle inférieur gauche du domaine régional, le pôle étant défini par " hémisphère_du_parallèle_type " (hémisphère nord ou sud).
- hemisphere_of_standard_parallel : position du " parallèle type " dans l'hémisphère nord (valeur de 1) ou sud (valeur de 2).
- resolution_at_standard_parallel : résolution en mètres de la grille stéréographique polaire au "parallèle type".
Ainsi, la grille AMNO du MRCC (182x174) se définit en format NETCDF par (" .f " désigne dans ce cas les "valeurs ponctuelles flottantes") :
polar_stereographic_grid : straight_vertical_longitude_from_pole = 245.f;
polar_stereographic_grid : standard_parallel = 60.f;
polar_stereographic_grid : false_easting = -3240000.f;
polar_stereographic_grid : false_northing = -6358500.f;
polar_stereographic_grid : hemisphere_of_standard_parallel = 1.f.
- COORDONNÉES de grille stéréographique polaire
- xc : coordonnée des x du centre de chaque tuile MRCC comme distance (en mètres) à partir de la valeur "faux_est".
- yc : coordonnée des x du centre de chaque tuile MRCC comme distance (en mètres) à partir de la valeur "faux_nord".
- lat(xc,yc) : latitude correspondante (en degrés nord) des coordonnées (xc,yc) du centre de chaque tuile MRCC.
- long(xc,yc) : longitude correspondante (en degrés est) des coordonnées (xc,yc) du centre de chaque tuile MRCC.
Références
- Bechtold, P., E. Bazile, F. Guichard, P. Mascart et E. Richard, 2001: A Mass Flux Convection Scheme for Regional and Global Models. Quart. J. Roy. Meteorol. Soc., vol.127, 869-886.
- Fiorino, M, 1997: AMIP II sea surface temperature and sea ice concentration observations. http://www-pcmdi.llnl.gov/amip/AMIP2EXPDSN/BCS_OBS/amip2_bcs.htm
- Frigon, A., D. Caya, M. Slivitzky and D. Tremblay, 2002: Investigation of the hydrologic cycle simulated by the Canadian Regional Climate Model over Québec/Labrador territory. In: Advances in Global Change Research, vol. 10, Climatic Change: Implications for the Hydrological Cycle and for Water Management, Ed. M. Beniston, Kluwer Academic Publishers (Dordrecht et Boston) 31-55.
- Goyette, S., N.A. McFarlane, and G. Flato, 2000: Application of the Canadian Regional Climate Model to the Laurentian Great Lakes Regions. Implementation of a Lake Model. Atmos.-Ocean, vol.38, 481-503.
- IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change): 2000. Special Report on Emissions Scenarios, A Report of the Working Group III. Nakicenovic, N. and Swart, R. (eds.),Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom. 612 pp.
- Jiao, Y., and D. Caya, 2006: An investigation of the summer precipitation simulated by the Canadian Regional Climate Model. Mon. Wea. Rev., In Press.
- Lorant V, N. McFarlane and R. Laprise, 2002. A numerical study using the Canadian Regional Climate Model for the PIDCAP period. Boreal Environment Research, vol.7(3), 203-210.
- Plummer, D.A., D. Caya, A. Frigon, H. Côté, M. Giguère, D. Paquin, S. Biner, R. Harvey, and R. de Elia, 2006: Climate and Climate Change over North America as Simulated by the Canadian RCM. J. Clim., vol.19(13), 3112-3132.
- Paquin D. et R. Laprise, 2003: Traitement du bilan d'humidite interne au MRCC. Rapport interne. 26 pp.
- Puckrin, E., W.F.J. Evans, J. Li, and H. Lavoie, 2000: Comparison of clear-sky surface radiative fluxes simulated with radiative transfer models. Canadian Journal of Remote Sensing, vol.30, 903-912.
- Riette, S. and D. Caya, 2002: Sensitivity of short simulations to the various parameters in the new CRCM spectral nudging. Research activities in Atmospheric and Oceanic Modelling, edited by H. Ritchie, WMO/TD - No 1105, Report No. 32: 7.39-7.40.
- Taylor, K.E., D. Williamson, and F. Zwiers: 2000. The Sea Surface Temperature and Sea-Ice Concentration Boundary Conditions for AMIP II Simulations. PCMDI Report No. 60, 28 pp.
Remarques et mises à jour :
- Dans le MRCC 3.6.3, 3.6.4 et 3.7.1, les simulations du couvert de neige sur les points de grilles de glaciers (principalement situé sur le Groenland) montrent une augmentation monotone reliée au traitement du couvert de neige, qui n'augmente pas la masse du glacier sous-jacent, mais demeure simplement sous forme de neige. (7 juin 2006)
- Dans le MRCC 3.7.1, un bogue a été trouvé dans l'implémentation du modèle de lac interactif (de type "couche mélangée/glace thermodynamique") des Grands Lacs (Goyette et al. 2000). Ceci a produit des températures de surface de l'eau près de 0°C au fil de l'année, devenant beaucoup trop froid en été/automne. Les températures de surface de l'eau et le couvert de glace sont donc considérés erronés sur les Grands Lacs. Il ne faut pas oublier que ces champs de surface des lacs influencent l'évaporation et donc la précipitation, le couvert de neige (normalement présent sur le couvert de glace), les valeurs à la hauteur de l'abri (température, humidité et vent), les champs de radiation de surface, etc. (7 juin 2006)
- Dans MRCC 4.1.1 et 4.2.0, les points de grille au dessus de glaciers correspondant aux données
décrivant la couverture de neige (pouvant être identifié par des valeurs de 5 dans les données de couverture de sol)
montrent soit une augmentation monotonique directement liée au traitement du couvert neigeux,
qui ne fait pas augmenter la masse du glacier sous-jacent mais reste simplement du couvert neigeux ou n'atteint
qu'une valeur maximum approchant 100 kg m-2 (comme c'est le cas au dessus du Groenland).
- Dans MRCC 4.1.1 et 4.2.0, des problèmes connus provenant de CLASS 2.7. Le schéma de surface multi-couches suggère que:
- Due à l'absence du paramètre d'épaisseur du sol dans les calculs, dans la phase de changement du contenu en eau, l'eau liquide est surestimée quand au dessus de l'eau gelée.
Ceci semble principalement affecter le contenu liquide/gelé en eau et la température du sol de la couche de sol.
Dans certaines régions, le contenu en eau du sol liquide devient trop important en hiver.
(c-à-d: moins de contenu en eau gelée) et donc le drainage apparait comme relativement plus élevé.
Malgré le fait que les flux de surface (c-à-d: précipitation, évaporation et ruissellement) soient également affectés particulièrement au printemps et au début de l'été, ils ne semblent pas significativement différents.
- Le calcul du flux de turbulence de surface montre de légers problèmes.
- Une autre série de problèmes dans MRCC 4.1.1/4.2.0 a été récemment réglée mais leurs effets n'ont pas encore été évalués:
- Une erreur dans le calcul de la masse de l'écrin pour les récoltes peut amener à la surestimation de la présence de couvert neigeux pendant les périodes de transition et en hiver.
- Les potentiels d'eau dans le sol sont systématiquement calculés comme étant saturés. (c-à-d: potentiel trop bas en général) causant possiblement une sous-estimation de la force de suction des couches de sol.
- La température de la couche la plus profonde de sol est incorectement calculée en présence de roc due à une erreur dans le calul du flux de chaleur entre la seconde et troisième couche.
- Problème potentiel avec les données de l'expérience ade du MRCC. Cette expérience du MRCC 4.1.1, pilotée par les réanalyses ERA 40 et les températures de surface de la mer AMIP, court de 1961 à 2005. Les données AMIP, qui ont servi à piloter cette expérience, sont en erreur d'août 2002 jusqu'à la fin. Notez qu'aucun problème n'a été trouvé avant ce mois. Il est difficile pour l'instant d'évaluer l'impact de ce problème sur les résultats de la simulation, mais il est important que tous les usagers soient au courant de ce problème potentiel.
- Des mises à jour régulières sur ces modèles peuvent-être trouvées sur le site Web du CCCMa (http://www.cccma.bc.ec.gc.ca/data/crcm42/crcm420_adj_1co2.shtml).
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