Topic description
Les medicanes sont des tempêtes méditerranéennes ayant des propriétés proches de celles des cyclones tropicaux et de dépression frontale. Bien que plus petits que les cyclones tropicaux, ces systèmes, qui se produisent 1 à 3 fois par an, conduisent à des vents forts, des pluies intenses et parfois à des crues soudaines et phénomènes de submersion. Les processus de très fine échelle dans l'atmosphère et à la surface de la mer Méditerranée jouant sur les medicanes sont encore peu connus. En particulier, des études récentes à partir de modèles de recherche couplés à résolution kilométrique montrent un impact du couplage air-mer similaires aux cas de cyclones tropicaux. Pour mieux comprendre et étudier ces processus, une utilisation des récents développements de modélisation couplée dans le cadre du projet transverse AROBASE (Application de la Recherche à l'Opérationnel pour l'assemBlage d'AROME avec des Systèmes Environnementaux) du CNRM est ici proposée.
Le travail de thèse proposé conduira à mettre en place une configuration du système AROBASE (couplages des modèles d'atmosphère AROME, d'océan NEMO et de vagues MFWAM) pour une étude du medicane Ianos, survenu en Méditerranée Centrale mi-septembre. Une première configuration de référence à résolution kilométrique permettra d'évaluer la représentation du phénomène à l'échelle kilométrique et les interactions entre les deux couches limites. Dans une deuxième étape, le système AROBASE sera passé à une plus haute résolution horizontale ( m ou moins) et un raffinement de la grille verticale (avec un premier niveau à une hauteur de seulement 2.5 m) pour l'atmosphère pour évaluer en couplé les gains apportés. La thèse étudiera la représentation physique des processus de très fine échelle: flux turbulents de surface dont évaporation et aspects turbulence dans la couche limite liés aux vents forts ou précipitations intenses associés au medicane. En particulier, les hypothèses pour le calcul des flux turbulents qui pourront être revus par les résultats obtenus pendant la thèse.
Au cours de la thèse, les résultats des simulations seront comparés aux observations disponibles et analysés au travers de la mise au point de bilans. L'utilisation d'une simulation à très haute résolution atmosphérique dite Large Eddy Simulation (LES) couplée océan-atmosphère actuellement réalisée au LAERO sur ce même cas de medicane permettra de valider la modélisation AROBASE mise en œuvre au cours de la thèse. Plus largement, ces travaux seront partagés avec une communauté nationale et internationale travaillant sur les cyclones méditerranéens.
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Medicanes are Mediterranean storms with properties similar to those of tropical cyclones and frontal systems. Although smaller than tropical cyclones, these systems, which occur 1 to 3 times a year, lead to strong winds, intense rainfall, and sometimes flash floods and inundation. The very fine-scale processes in the atmosphere and on the surface of the Mediterranean Sea that influence medicanes are still poorly understood. In particular, recent studies using coupled research models with kilometer resolution show an air-sea coupling impact similar to that observed in tropical cyclones. To better understand and study these processes, the use of recent developments in coupled modeling within the framework of the CNRM's AROBASE project (AROME-BAsed coupled SystEm) is proposed here.
The proposed thesis work will lead to the implementation of an AROBASE system configuration (coupling the AROME atmospheric model, NEMO ocean model, and MFWAM wave model) for a study of the Ianos medicane, which occurred in the Central Mediterranean in mid-September. A first reference configuration with kilometer resolution will allow for the evaluation of the phenomenon's representation at the kilometer scale and the interactions between the two boundary layers. In a second step, the AROBASE system will be upgraded to a higher horizontal resolution ( m or less) and a refined vertical grid (with a first level at a height of only 2.5 m) for the atmosphere to evaluate the resulting improvements in coupled modeling. The thesis will study the physical representation of very fine-scale processes: turbulent surface fluxes, including evaporation, and boundary layer turbulence related to the strong winds or intense precipitation associated with the medicane. In particular, the assumptions for calculating sea surface turbulent fluxes may be revised based on the results obtained during the thesis. In addition, the simulation results will be compared with available observations and analyzed through the development of energy budgets. The comparison to a ocean-atmosphere coupled Large Eddy Simulation (LES), i.e. with a very high-resolution for the atmosphere, that is currently performed at LAERO on this same medicane case, will validate the AROBASE model implemented during the thesis. More broadly, this work will be shared with a national and international community working on Mediterranean cyclones.
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Début de la thèse : 01/10/
Funding category
Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)
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