Spurious effects of the deep convection parameterisation on the simulation of a Sahelian heatwave
Biais engendrés par la paramétrisation de la convection profonde sur une vague de chaleur sahélienne
Résumé
A severe heatwave occurred in April 2010 over West Africa. It was characterised
by a particularly high daily minimum temperature reaching more than 35◦ C
locally and a high water vapour content. In this study we analyse the ability
of a mesoscale limited-area model to represent such an event and investigate
the advantage of using an explicit representation of deep convection for such
a case associated with very limited precipitation amounts. Two high-resolution
simulations (5 km × 5 km horizontal grid) have been performed from 10 to 19
April 2010; they are identical except that one uses a deep convection parameter-
isation (simulation PARAM) and the other does not (simulation EXPL). These
simulations are evaluated with different observational datasets including grid-
ded products as well as local meteorological measurements and radiosoundings.
Overall, both simulations display a negative temperature bias in the low levels
but this bias is much more pronounced in PARAM, mainly due to evaporative
cooling of spurious precipitation. Indeed, in PARAM, precipitation is too fre-
quently triggered (around mid-day, i.e., several hours too early) and too strong;
the intertropical discontinuity (ITD) propagates too far north during this 10-day
sequence. Conversely, in EXPL, the observed northward shift of the ITD is cor-
rectly simulated and precipitation displays a better timing, variability, intensity
and latitudinal extent. It thus appears that the representation of deep convec-
tion affects the atmospheric circulation associated with the heatwave event. The
mechanisms involved in this humid heatwave are further investigated with ther-
modynamic and dynamic budgets which also underline the main differences
between the two simulations. A proper representation of deep convection on
sub-diurnal time-scale turns out to be necessary for the simulation of this heat-
wave episode, which points to the interest of convection-permitting simulations
for the study of heatwaves even though they are generally characterised by very
little precipitation.
Nous avons simulé avec un modèle de méso-échelle, dix jours d’Avril 2010 de vague de chaleur au Sahel, en Afrique de l’Ouest. Cet épisode de températures extrêmes aux conséquences sociétales importantes s’inscrit dans une tendance au réchauffement depuis plusieurs décennies plus forte au printemps et plus forte que la tendance mondiale moyenne.
Les simulations ont été évaluées à l’aide d’observations terrestres, spatiales et de radio-sondages.
La simulation avec convection profonde paramétrée génère des précipitations non observées ou trop au nord, trop fortes et se déclenchant trop tôt dans l’après-midi, impactant les basses couches avec un refroidissement et une humidification générés par évaporation.
La simulation sans convection profonde paramétrée est en bien meilleur accord avec les observations. L’augmentation de vapeur d’eau par le nord, et par le sud-ouest liée à une poussée de mousson, est en partie à l’origine de l’augmentation des températures, surtout des minima par effet de serre. Cette tendance au réchauffement est reproduite même si des biais systématiques subsistent. Ils font intervenir notamment les aérosols désertiques, plus nombreux que la normale au cours du printemps étudié et une sous-évaluation des épisodes nuageux.
En conclusion, une résolution spatiale suffisante permettant de s’abstenir de la paramétrisation de la convection profonde s’avère importante pour simuler correctement un épisode de vague de chaleur.
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