Fog modelling during the ParisFog campaign : predictive approach and spatial heterogeneity effect - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2010

Fog modelling during the ParisFog campaign : predictive approach and spatial heterogeneity effect

Modélisation du brouillard durant la campagne ParisFog : approche prédictive et étude de l'effet des hétérogénéités spatiales

(1)
1

Abstract

In fog or low clouds modeling, the accurate comprehension of the interaction among the turbulence, the microphysics and the radiation is still an important issue in improvement of numerical prediction quality. The improvement of fog modeling is important both in forecasting in transportation and in industrial domain by reason of their discharges atmospheric (cooling tower, smog . . . ). The 1D version of Code_Saturne has been used for the numerical simulation with the observational data from the ParisFog campaign, which took place at the SIRTA site during 2006-2007 winter. The comparison between the simulation and observation shows that the model is able to reproduce correctly the fog evolution from its formation to its dissipation. The sensitivity analysis of the behavior of the different parameterizations shows that the fog dynamic is sensible to the turbulence closure, the fog water content to the sedimentation processes and the fog droplet spectrum to the nucleation scheme. The performance of a long-period simulation in forecasting mode shows that the robustness of the model and the contribution of the coupling by nudging and a mesoscale model in 36 hours advance. The 3D version of Code_Saturne allows us to study the effect of spatial heterogeneity on the fog formation. Firstly, the simulations have been performed within a homogeneous horizontal domain with RANS mode. And then, the surface roughness in different type of surface and the building area will be taken into account.
Dans le domaine de la modélisation du brouillard ou des nuages bas, la compréhension précise des interactions complexes entre la turbulence, la microphysique, et le rayonnement reste un enjeu majeur pour améliorer la prévision numérique. Si l'amélioration de la modélisation du brouillard est un enjeu important pour la prévision dans le domaine du transport, elle l'est aussi dans le domaine industriel en raison de ses rejets atmosphériques (aéroréfrigérants industriels, brouillards pollués . . . ). La version 1D de Code_Saturne a été utilisée pour la simulation du brouillard sur les données de la campagne ParisFog réalisée sur le site du SIRTA pendant l'hiver 2006-2007. La simulation des cas observés a permis de montrer que le modèle était capable de reproduire correctement les principaux processus mis en jeu dans le brouillard depuis sa formation jusqu'à sa dissipation. Une étude de sensibilité aux différentes paramétrisations physiques choisies a montré que la dynamique du brouillard est particulièrement sensible à la fermeture turbulente, la teneur en eau à la sédimentation, et le spectre des gouttes au schéma de nucléation. La mise en oeuvre de Code_Saturne 1D sur une longue période en mode prédictif a montré la robustesse de nos choix et l'apport du couplage par nudging avec un modèle de méso-échelle à 36 heures d'échéance. La version 3D de Code_Saturne nous a permis d'étudier l'effet des hétérogénéités spatiales du site SIRTA sur la formation du brouillard. Dans un premier temps, les calculs ont été effectués sur le site considéré comme homogène horizontalement, sans la prise en compte des hétérogénéités. Il s'agissait ici de comparer la version 3D de Code_Saturne en mode RANS avec l'ensemble des paramétrisations physiques concernant le brouillard avec la version 1D. Ensuite, les effets de la prise en compte de la rugosité, des zones boisées et des bâtiments ont été étudiés.
Fichier principal
Vignette du fichier
Zhang_Xiaojing_these.pdf (21 Mo) Télécharger le fichier
Loading...

Dates and versions

pastel-00555078 , version 1 (12-01-2011)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00555078 , version 1

Cite

Xiaojing Zhang. Modélisation du brouillard durant la campagne ParisFog : approche prédictive et étude de l'effet des hétérogénéités spatiales. Sciences de la Terre. Ecole des Ponts ParisTech, 2010. Français. ⟨NNT : 2010ENPC1003⟩. ⟨pastel-00555078⟩
472 View
970 Download

Share

Gmail Facebook Twitter LinkedIn More