Evaluation of two energy balance closure parameterizations.

Eder, F., De Roo, F., Kohnert, K., Desjardins, R.L., Schmid, H.P., et Mauder, M.R. (2014). « Evaluation of two energy balance closure parameterizations. », Boundary-Layer Meteorology, 151(2), p. 195-219. doi : 10.1007/s10546-013-9904-0  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Le manque général de fermeture du bilan énergétique indique que les mesures de la covariance des tourbillons à partir d’une tour sous-estiment les flux turbulents de chaleur, ce qui nécessite des schémas robustes de correction. Deux méthodes de paramétrisation décrites dans la littérature scientifique ont été testées à l’aide de données obtenues avec l’avion canadien de recherches Twin Otter et des mesures depuis une tour du programme allemand d’observatoires de l’environnement terrestre (TERENO). Notre analyse montre que la méthode de Huang et coll. (2008. Boundary-Layer Meteorol., vol. 127, p. 273–292) fondée sur la simulation de grands tourbillons ne s’applique pas aux mesures du flux typique près de la surface, car elle a été créée pour des hauteurs supérieures à la couche de surface et au-dessus d’un terrain homogène. Le plus grand défaut de cette paramétrisation est la résolution de la grille du modèle qui est trop grossière, ce qui entraîne que la couche en surface où les mesures de la covariance des tourbillons sont normalement effectuées n’est pas bien résolue. L’approche empirique de Panin et Bernhofer (2008, Izvestiya Atmos Oceanic Phys., vol. 44, p. 701 716) considère les hétérogénéités de la rugosité du paysage qui induisent des circulations secondaires et, à minima, donne une estimation qualitative de la fermeture du bilan d’énergie. Toutefois, elle ne considère aucune entité responsable de l’hétérogénéité à l’échelle du paysage autre que la rugosité de la surface, par exemple la température et l’humidité à la surface, ou la topographie. L’échec des deux méthodes pourrait indiquer que l’influence des structures à mésoéchelle ne suffit pas à explorer le problème de la fermeture du bilan d’énergie. Toutefois, notre analyse des différents secteurs de la direction du vent montre que l’hétérogénéité du paysage en amont (au vent) influence en fait la fermeture du bilan d’énergie, déterminée à partir des données de flux obtenues avec la tour. Nous avons également analysé les mesures par avion relativement au partitionnement de l’« énergie manquante » entre les flux des chaleurs sensible et latente et nous ne pouvons confirmer l’hypothèse de similitude scalaire que pour les rapports de Bowen, B ≈ 1.

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