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Communication incl. Poster: BibTeX citation key:  Gervois
Gervois, S., Bock, O., Meynadier, R., Agusti-Panareda, A. & Guichard, F. 2009. Comparison of dynamical features and atmospheric water budget terms from ECMWF operational analysis and AMMA reanalysis during the SOP 2006. Work presented at Third International AMMA Conference, July 20—24, at Ouagadougou, Burkina Faso.
Added by: roussot 2009-11-23 20:29:06
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Categories: Atmospheric processes, Monsoon system and its variability, Water cycle, Weather to Climatic modelling and forecasting
Creators: Agusti-Panareda, Bock, Gervois, Guichard, Meynadier
Publisher: African Monsoon Multidisciplinary Analyses (Ouagadougou, Burkina Faso)
Collection: Third International AMMA Conference

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Abstract
The computation of atmospheric water budgets from NWP model analyses or reanalyses are subject to various computational error sources (spatial and temporal sampling), limitations in the model assimilation and forecasting system and observational errors (humidity biases in the radiosonde data for instance). We focus on the comparison of moisture flux divergence (MFD) using the ECMWF operational analysis and the AMMA reanalysis produced at ECMWF (6 h time sampling and 0.5° by 0.5° spatial resolution) over May-September 2006. Overall, the reanalysis exhibits stronger total column moisture flux convergence in the ITCZ with marked northward excursions (linked to intra-seasonal variability) until 13°N which were confined below 11°N in the operational analysis. Between the ITCZ and the ITD, a region of net moisture divergence located around 14°N previously diagnosed in the operational analysis is confirmed in the reanalysis. To the north, in the ITD region (17°N), moisture convergence is reduced in the reanalysis. When compared to independent estimates of MFD using a hybrid method (see Meynadier et al.), significant differences are observed (e.g. in the divergence zone) but the marked northward excursions are confirmed. The comparison of average MFD estimates over West Africa shows that the monthly mean and daily variability in MFD from the reanalysis is improved over the operational analysis. However, the distribution of MFD computed from the NWP models exhibits stronger spatial and temporal variability. This might be partly explained from a strong diurnal cycle in the atmospheric circulation and humidity, and time sampling errors with 6-hourly model analyses. The reasons of the differences between the analysis and reanalysis can be thought as a mixture of enhanced data assimilated, a new humidity bias correction for the radiosonde data, and improved physics (new moist convection parameterization). Inspection of humidity profiles and total column water vapour (TCWV) clearly reflects the impact of additional radiosonde data assimilated and the humidity bias correction. Overall, TCWV is increased over West Africa but reduced over the Sahara. The change in upper air humidity is more complex with moister lower (below 925 hPa) and upper (above 750 hPa) levels, and a dryer intermediate layer over West Africa. Inspection of zonal, meridional and vertical velocity reveals significant differences in the atmospheric circulation with a stronger AEJ, a weaker shallow meridional circulation, and larger (smaller) vertical velocities in the ITCZ (heat-low) throughout the season. These might be linked with the changes in physics but also feedbacks from assimilated data.
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Le calcul du bilan d’eau atmosphérique à partir des modèles de prévisions numériques (analyses ou rénalyses) est entaché de plusieurs sources d’erreurs (échantillonnage spatio-temporel, limites de la technique d’assimilation, physique du modèle, erreur dans les observations en particulier sur l’humidité mesurée par les radiosondes). L’objectif de cette étude est de comparer les divergences du flux d’humidité simulées par l’analyse ECMWF (modèle opérationnel) et de la réanalyse AMMA, produites par le CEPMMT (Centre Européen pour les Prévisions Météorologiques à Moyen Terme), à la résolution spatiale de 0°5 et au pas de temps de 6h de mai à septembre 2006.
Les deux modèles montrent une convergence du flux d’humidité intégré sur la colonne atmosphérique au niveau de la Zone de Convergence Inter Tropicale avec une migration saisonnière vers le Nord jusqu’à 13°N dans la rénalyse mais reste bloquée vers 11°N dans l’analyse opérationnelle. La variabilité intra-saisonnière apparaît de manière très marquée. Entre la ZCIT et le FIT (Front Inter tropical), une bande de divergence a été mise en évidence autour de 14°N tout d’abord dans l’analyse opérationnelle et confirmée par la réanalyse. Au niveau du FIT (17°N), la convergence d’humidité est affaiblie dans la rénalyse.
Ces valeurs de MFD (Moisture Flux Divergence) ont été ensuite comparées à des estimations calculées de manière indépendante par une méthode hybride (Meynadier et al.). Des différences importantes sont observées, en particulier, la zone de divergence entre la ZCIT et le FIT n’apparaît pas dans les estimations obtenues par la méthode hydride. A l’échelle de l’Afrique de l’Ouest, la comparaison avec les MFD estimés met en évidence l’amélioration des MFD simulés par la réanalyse par rapport au modèle opérationnel aussi bien en moyenne mensuelle qu’en variabilité journalière. Toutefois le MFD simulé par les modèles de prévisions numériques montre une variabilité spatiale et temporelle surestimée. Le cycle diurne de la dynamique atmosphérique et de l’humidité simulée pourrait être mal représenté car les données issues des simulations ne sont disponibles qu’au pas de temps de 6 heures. Les différences entre l’analyse et la réanalyse peuvent s’expliquer le plus grand nombre de données assimilées, mais aussi par la correction des biais des radiosondages, et des améliorations dans la physique du modèle (nouveau schéma de convection).
Les différences sur les profils d’humidité et du contenu total en vapeur d’eau sur la colonne (TCWV) montre clairement l’impact de l’assimilation des données supplémentaires et la correction des données de radiosondes. Dans la réanalyse, TCWV est plus élevé sur l’Afrique de l’Ouest mais est plus faible sur le Sahara. Sur une coupe méridienne de l’atmosphère, on notera que les basses et les hautes couches sont plus humides (en dessous de 925 hPa et au dessus de 750 hPa) avec entre les deux une couche intermédiaire plus sèche. L’étude des différences sur trois composantes du vent (zonale, méridienne et verticale) met en évidence des changements significatifs dans la dynamique atmosphérique avec un Jet d’Est Africain plus fort, une circulation méridienne de retour plus faible, et des vitesses verticale plus forte dans la ZCIT et plus faibles au sein de la dépression thermique saharienne tout au long de la saison. Ces différences peuvent être liées aux changements de physique du modèle mais aussi aux données d’assimilation.
Added by: roussot