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Modèle de circulation générale de l'atmosphère de quatrième génération

Centre canadien de la modélisation et de l'analyse climatique

Comme dans le Modèle de circulation générale de l'atmosphère de troisième génération (McFarlane et al. (2005), Scinocca et al. (2008)), on a utilisé la transformation spectrale dans le MCGA4 pour représenter la structure spatiale horizontale des principales variables de pronostic, tandis que la représentation verticale est effectuée en fonction d'éléments finis rectangulaires définis sur une coordonnée verticale hybride, tel que décrit par Laprise et Girard (1990).

La représentation spectrale présentement utilisée dans le MCGA4 correspond à  une plus grande résolution horizontale que celle utilisée dans le Modèle de circulation générale de l'atmosphère de troisième génération, étant constituée d'un développement en harmoniques sphériques avec troncation triangulaire à  63 ondes (T63). Comme dans le Modèle de circulation générale de l'atmosphère de troisième génération, le domaine vertical du MCGA4 va de la surface de la stratopause (1 hPa, à  50 km environ au-dessus de la surface), mais la résolution verticale est légèrement plus grande dans le MCGA4 et plus uniforme sur l'étendue de la tropopause. Verticalement, le domaine comprend 35 couches. Le point milieu de la couche la plus basse se trouve à  environ 50 mètres au-dessus de la surface au niveau de la mer. L'épaisseur des couches augmente de faà§on monotone avec l'altitude à  partir de 100 mètres environ à  la surface, jusqu'à  3 km dans la basse stratosphère.

Les paramétrisations physiques ont subi des changements importants dans le MCGA4. La méthode de calcul du transfert radiatif utilisée dans le Modèle de circulation générale de l'atmosphère de troisième génération a été remplacée par une nouvelle méthode qui comprend un nouveau modèle corrélé de la distribution des coefficients d'absorption (Li (2002); Li et Barker (2002), Li et Barker (2005)) et un traitement plus général du transfert radiatif dans les atmosphères nuageuses par la méthode McICA (Pincus et al. (2003); Barker et al. (2008)). Conjointement avec d'autres paramétrisations, la méthode de calcul du transfert radiatif rend compte des effets radiatifs directs et indirects des aérosols. Une méthode de prévision des aérosols avec un cycle du soufre complet, ainsi que des carbones organique et noir, de la poussière minérale et du sel de mer, a été ajoutée ((Lohmann et al. (1999); von Salzen et al. (2000); Croft et al. (2005)). Une méthode de pronostic à  moment unique basée sur la microphysique des nuages est présentement utilisée dans le modèle; elle s'appuie sur les travaux de Lohmann et Roeckner (1996), de Rotstayn (1997), et de Khairoutdinov et Kogan (2000). Une méthode statistique est utilisée pour les propriétés macrophysiques des couches nuageuses (Chaboureau et Bechtold (2005)). Une méthode de détermination de la convection restreinte a été ajoutée au modèle (von Salzen et al. (2005)). Les méthodes de détermination des mélanges turbulents locaux et non locaux d'Abdella et McFarlane (1996) ainsi que de McFarlane et al. (2005) ont été améliorées pour le MCGA4.

Le MCGA4 a deux stratégies pour tenir compte des artéfacts de l'advection spectrale (effet de Gibbs). Dans la première, la méthode à  variable hybride adoptée pour la variable d'humidité dans le Modèle de circulation générale de l'atmosphère de troisième génération a été généralisée et étendue aux mailles de suivi dans le MCGA4 (voir la section 2.2 de Scinocca et al. (2008)). La seconde suit une méthode suggérée en premier par Lander et Hoskins (1997) dans laquelle les deux champs d'entrée et les tendances de sortie du progiciel physique sont filtrés spatialement (on trouvera une description plus détaillée dans Scinocca et al. (2008)).

Références

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Chaboureau, J.-P. and P. Bechtold, 2005: Statistical representation of clouds in a regional model and the impact on the diurnal cycle of convection during tropical convection, cirrus and nitrogen oxides (TROCCINOX). J. Geophys. Res., 110, D17103, doi:10.1029/2004JD005645.

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