Cette thèse a permis d'explorer l'apport des variables polarimétriques radar
(aux longueurs d'onde centimétriques), sensibles
aux propriétés microphysiques des hydrométéores,
pour les modèles de prévision numérique à échelle convective.
Dans la première partie de la thèse, un opérateur d'observation radar polarimétrique,
cohérent avec les paramétrisations microphysiques à 1 moment couramment utilisées par les modèles opérationnels à échelle convective a été développé.
Des comparaisons entre données simulées et observées pour tous les types de radar (S, C et X) ont été réalisées pour deux cas d'étude convectifs,
et ont permis de valider l'opérateur d'observation.
Elle ont également permis de spécifier
des contrôles de qualité à appliquer aux variables polarimétriques,
avant de les utiliser en entrée des systèmes d'assimilation des modèles de prévision numérique.
La deuxième partie de cette thèse a été consacrée
à la conception et au test d'une méthode d'assimilation
des variables polarimétriques,
s'appuyant sur la méthode opérationnelle 1D+3D-Var,
d'assimilation des réflectivités radar dans le modèle AROME.
La méthode de restitution bayésienne 1D des profils d'humidité a été adaptée, afin
d'inclure la phase différentielle spécifique et la réflectivité différentielle, en plus de la réflectivité, dans le vecteur d'observation.
Plusieurs options de la méthode de restitution ont été testées
et évaluées par des comparaisons aux observations radar et GPS.
Des expériences d'assimilation menées sur deux cas convectifs ont ensuite
été réalisées et ont mis en évidence
des différences sur les champs analysés d'humidité.
L'impact de l'assimilation des données polarimétriques a ensuite été
évalué sur les prévisions de réflectivité et de cumuls de précipitation. |
This PhD has explored the benefits of polarimetric variables (for centimeter wavelength radars), which are sensitive to the microphysical properties of hydrometeors, for convective scale numerical prediction models.
In the first part of the PhD, a radar forward operator, consistent with
the bulk 1 moment microphysical schemes typically used
by the operational convective scale models, has been designed.
Comparisons between observed and simulated variables for all radar types (S, C, X) have been performed for two convective cases, and helped validate the forward operator.
Following these comparisons, quality controls have been specified so as to limitate the errors on the polarimetric variables before using them for assimilation.
In the second part of the PhD, an assimilation method for polarimetric variables,
based on the operational 1D+3D-Var assimilation method used for radar reflectivities in AROME model has been designed.
The Bayesian retrieval of 1D humidity profiles has been adapted in order to include differential reflectivity and specific differential phase within the
observation vector. Different options of the methodology have been tested and evaluated by comparisons with radar and GPS observations.
Assimilation experiments conducted for two convective cases
demonstrated an impact on analysed humidity fields.
The effect of the assimilation of polarimetric variables
on forecasted reflectivities and precipitation accumulations was also evaluated. |