9.3 Descente d’échelle et forçage météorologique en zone de montagne
9.3.1 Champ de vent près de la surface
9. Épisode de transport avec chute de neige : le cas du 14 février 2011 173
9.3 Descente d’échelle et forçage météorologique en zone
174 9.3. Descente d’échelle et forçage météorologique en zone de montagne
450 m 150 m
Vent maximal 20 m s-1
0 3 km 0 3 km
Vent maximal 20 m s-1
2 4 6 8 10
12 14 16 18 20
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200
a)
c) d)
b)
Figure 9.4 – Module (a et b, en m s−1) et direction du vent (c et d) simulés sur le massif des Grandes Rousses pour 2 résolutions horizontales différentes le 15/02/11 à 09h00. Pour des raisons de clarté, la figuredomet un vecteur vent sur deux. L’orographie est représentée sous forme d’isolignes en trait continu sura etb, et en couleur sur c etd.
Évolution temporelle Plusieurs stations automatiques sont présentes à haute altitude dans le massif des Grandes Rousses et permettent d’évaluer la qualité du forçage météorologique produit par le modèle (Fig. 9.7). Au niveau de la station du glacier de Sarennes (altitude 3090 m), le modèle présente un biais systématique de direction du vent et tend à sur-estimer sa vitesse (sur- estimation plus marquée à 150 m que 450 m). L’écart entre les deux résolutions s’établit dès l’initialisation du modèle à 150 m le 14/02 à 15h. Il est généré par l’adaptation du champ de vent au relief fin lors des étapes d’initialisation. La sur-estimation de la vitesse pour les deux résolutions peut s’expliquer par la localisation de la station à 40 m d’une crête dans une zone où
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0 16
2 4 6 8 10 12 14
2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200
450 m 150 m 50 m
Vent maximal 18 m s-1
0 500 m 0 500 m
0 500 m
a) b) c)
d) e) f)
Figure9.5– Module (a,betc, en m s−1) et direction du vent (d,eetf) simulés autour du Col du Lac Blanc pour 3 résolution horizontales différentes le 15/02/11 à 09h00. Pour des raisons de clarté, la figure f omet un vecteur vent sur deux. Les positions des 3 stations météo. automatiques sont indiquées sur chaque carte. L’orographie est représentée sous forme d’isolignes en trait continu sur a,b etc, et en couleur sur d,eetf.
0 5 10 15 20
051015
Domaine Grandes Rousses
Vitesse du vent (m s−1)
Fréquence (%)
450 m 150 m
(a)Domaine Grandes Rousses
0 5 10 15 20
051015202530
Domaine Col du Lac Blanc
Vitesse du vent (m s−1)
Fréquence (%)
450 m 150 m 50 m
(b)Domaine Col du Lac Blanc
Figure 9.6– Distribution de la vitesse du vent au premier niveau du modèle simulée le 15/02/11 à 09h sur 2 domaines de simulations en fonction de la résolution horizontale.
176 9.3. Descente d’échelle et forçage météorologique en zone de montagne la distance à la crête influe fortement sur les vitesses du vent mesurées et simulées. Par ailleurs, par vent de sud, la station est située au vent de la crête. Il est donc possible que le modèle ne représente pas certains éléments de topographie présents en aval de la crête et créant un terme de rugosité supplémentaire.
Le comportement du modèle est différent à la station du glacier de St Sorlin (altitude 2700 m). En effet, à la résolution de 450 m, le modèle tend à sous-estimer la vitesse du vent mais présente une évolution temporelle cohérente. La direction est également bien reproduite. Ce n’est plus le cas à la résolution de 150 m où le modèle simule des changements de direction du vent associés à des diminutions de vitesse du vent et de température. Ce comportement s’explique par la formation dans le modèle à 150 m d’une zone de recirculation sur la rive gauche du glacier de St Sorlin alors que la rive droite continue à être parcourue par des vents de secteur sud-ouest descendant le glacier. Cette recirculation n’est pas observée au niveau de la station automatique.
La station du Dôme des Petits Rousses illustre l’augmentation de la vitesse du vent avec la résolution horizontale à l’échelle locale (Fig. 9.7 (c)). Comme pour la station du glacier de Sarennes, la différences s’observe dès l’initialisation du modèle lors de l’adaptation du champ de vent au relief fin. Les trois résolutions reproduisent bien l’augmentation progressive du vent à partir de 15h le 14/02 avec un maximum de vitesse de vent à 09h le 15/02 pour les simulations à 150 et 50 m comme dans les observations. Cependant, les simulations à haute résolution (150 et 50 m) tendent à sur-estimer la vitesse du vent au Dôme des Petites Rousses comme pour l’épisode de nord du 18/03/11 (Fig. 8.3). A la station de la Muzelle, située à proximité immédiate du Col du Lac Blanc, la vitesse du vent est sous-estimée par le modèle à 450 m et sur-estimée par le modèle à 150 et 50 m.
La température de la masse d’air et son évolution au cours de l’épisode du 14/02 sont bien reproduites par le modèle aux différents points de mesure à l’échelle locale et à celle du massif (Fig. 9.7). L’écart simulé au Dôme des Petites Rousses entre la résolution de 450 m et celles de 150 et 50 m s’expliquent par la différence d’altitude entre les positions de la station Dôme à ces différentes résolutions (2666 m à 450 m contre 2789 m à 50 m)
Conclusion Cette partie a présenté l’analyse de l’impact de la descente d’échelle sur le forçage météorologique et l’évaluation de ce dernier. A l’échelle locale et à celle du massif, l’augmentation de la résolution horizontale se traduit par une augmentation de la vitesse du vent sur les versants au vent et au passage des crêtes ainsi que par la formation de zones de recirculation caractérisées par des vents faibles. Les différences entre résolution s’établissent dès l’initialisation du modèle lors de l’adaptation du champ de vent au relief fin. Ces résultats sont similaires à ceux obtenus par Mott et Lehning (2010) en augmentant la résolution horizontale de 50 à 5 m sur un domaine couvrant 1.7×1.4 km2en relief alpin. La comparaison avec les mesures des stations automatiques du haute altitude du massif des Grandes Rousses illustre la difficulté d’évaluer un modèle en zone de montagne à l’aide d’observations ponctuelles. Elle ne montre pas une amélioration des performances du modèle avec la résolution horizontale pour les quatre stations de mesure.
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0 50 150 250 350
Glacier de Sarennes
Direction du vent (°)
450 m 150 mObservation
0 5 10 15
Vitesse du vent (m
−1 s )
−12
−10
−8
−6
−4
T empér
ature (°C) 1500
210003000900 (a)
0 50 150 250 350
Glacier de St Sorlin gso_450[, 4]
Direction du vent (°)
450 m 150 m Observation
0 5 10 15
Vitesse du vent (m/s)
−12
−10
−8
−6
−4
T empér
ature (°C) 1500
210003000900 (b)
0 50 150 250 350
Dôme des Petites Rousses
Direction du vent (°)
450 m 150 m50 m Observation
0 5 10 15
dom_450[, 4]
Vitesse du vent (m
−1 s )
−12
−10
−8
−6
−4
T empér ature (°C)
1500210003000900 (c)
0 50 150 250 350
AWS Muzelle
Direction du vent (°)
450 m 150 m50 m Observation
0 5 10 15
muz_450[, 4]
Vitesse du vent (m
−1 s )
−12
−10
−8
−6
−4
T empér ature (°C)
1500210003000900 (d) Figure9.7–Sériestemporellesdedirection(Haut)etvitesse(Milieu)duventetdetempérature(Bas)observéesetsimuléesàdifférentesrésolutions horizontalespour4stationsautomatiquesdumassifdesGrandesRousses.Lespositionsdecesstationssontindiquéessurlesfigures9.4et9.5.Merci àD.Six(LGGE)pourlesdonnéesduglacierdeSt-SorlinetE.Thibert(IRSTEA)pourlesdonnéesduglacierdeSarennes.
178 9.3. Descente d’échelle et forçage météorologique en zone de montagne