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Implémentation du code de transfert radiatif ECRAD dans le modèle LMDZ

Note technique décrivant le travail d'implémentation de Ecrad dans LMDZ

Introduction :

Ecrad est un code de transfert radiatif atmosphérique conçu pour calculer les flux du rayonnement solaire (shortwave) et thermique irradiances infrarouges (longwave) de la surface jusqu'à la mésosphère moyenne. Il est intégré au modèle de prévision météorologique  Integrated Forecasting System (IFS), utilisé de manière opérationnelle par le Centre européen de Prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF), dans lesquelles il est utilisé pour calculer les taux de chauffage et de refroidissement radiatifs de l'atmosphère et de la surface.
Un aperçu scientifique d'ecRad a été fourni par Hogan et Bozzo (2018). Il intègre le Rapid Radiatif Modèle de transfert pour les MCG (RRTMG ; Iacono et al., 2008) pour représenter l'absorption par les gaz atmosphériques et un traitement flexible des propriétés optiques des particules d'aérosol. Trois solveurs différents capables de représenter les effets de la structure des nuages ​​de sous-grille : McICA (Pincus et al., 2003), Tripleclouds (Shonk et Hogan, 2008) et SPARTAQUE (Hogan et al., 2016). Il est codé en Fortran 2003 de manière efficace et flexible.

Le but de ce travail est d'implémenter le code Ecrad dans le modèle LMDZ. Dans cette page, seront décrites les différentes étapes suivies.

Nous sommes partis de la version unidimensionnelle (1D) de LMDZ. Nous avons d'abord adapté les sorties LMDZ pour pouvoir utiliser le code ECRAD en mode "offline" à partir de ces sorties. Ensuite nous avons intégré le code Ecrad directement dans les sources de LMDZ.

 

Version "offline" :

Pour installer LMDZ en 1D et Ecrad offline :

wget http://www.lmd.jussieu.fr/~lmdz/pub/install_lmdz.sh
chmod +x install_lmdz.sh
./install_lmdz.sh -debug -bench 0 -SCM

git clone https://github.com/ecmwf/ecrad
cd ecrad
make PROFILE=gfortran

wget http://www.lmd.jussieu.fr/~lmdz/dephy2ecRad.tar ?
./make_ecRad_input.sh tmp_lmdz_std.nc lmdz_pour_ecrad.nc
../ecrad/bin/ecrad namelists/config_all_parameters.nam lmdz_pour_ecrad.nc out.nc

 

Version "online" :

Pour compiler et faire tourner la version 1D de LMDZ avec ECRAD  :

wget http://www.lmd.jussieu.fr/~lmdz/pub/install_lmdz.sh
chmod +x install_lmdz.sh
./install_lmdz.sh -rad ecrad -debug -bench 0 -SCM

Validation :

  • Comparaison RRTM/ECRAD :

Dans le cas 1D "SANDU", j'ai comparé les différents flux radiatifs obtenus à partir de 2 simulations LMDZ, l'une avec RRTM et l'autre avec ECRAD. Voici le lien vers les résultats obtenus :

  • Comparaison offline-online

 

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