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Utilisation de profils de neige observés dans la modélisation numérique du manteau neigeux

par Stages - 19 juillet 2016 ( maj : 8 décembre 2016 )

Titre : Utilisation de profils de neige observés dans la modélisation numérique du manteau neigeux.

Laboratoire de rattachement : CNRM-UMR3589/CEN, Grenoble

Encadrant : Pascal Hagenmuller

Téléphone : 0476637901

Co-Encadrant : Matthieu Lafaysse

Téléphone : 0476637928 ==> Attention : STAGE POURVU

Mots clés : manteau neigeux, analyse numérique, modélisation

Contexte et objectifs de la mission de stage :
Le Centre d’Etudes de la Neige développe le modèle de simulation numérique de la neige SURFEX-Crocus (Vionnet et al, 2012), entre autres pour une application de prévision du risque d’avalanches. Les simulations de l’évolution du manteau neigeux saisonnier sont affectées par les erreurs des données météorologiques utilisées en entrée du modèle, quelles qu’en soit l’origine, et par les erreurs du modèle de neige lui-même. Ces erreurs s’accumulent au cours de la saison car aucune observation du manteau neigeux n’est habituellement utilisée pour corriger les simulations. Par exemple, une erreur d’estimation des quantités de précipitations ou de leur phase (pluie ou neige) commise en début de saison dégradera la simulation sur l’ensemble de la saison.

L’objectif de ce stage est de proposer une méthode exploitant les observations détaillées du manteau neigeux pour ré-initialiser le manteau neigeux en cours de saison hivernale dans le contexte d’une simulation à l’échelle locale, afin de s’affranchir des erreurs accumulées au cours des mois précédents. Cela permettra d’estimer plus finement les performances du modèle Crocus. Dans cet objectif, les données du col de Porte seront exploitées. D’abord, une méthode permettant de remonter aux variables « pronostiques » de Crocus à partir d’observations stratigraphiques manuelles et hautement résolues verticalement, sera développée. Ensuite, ces nouveaux forçages nivologiques seront utilisés pour corriger les simulations au pas de temps hebdomadaire et estimer les performances de différentes configurations de Crocus (version opérationnelle, version multi-physique, etc,) en mieux les dissociant des erreurs liées au forçage météorologique. Enfin, un travail exploratoire sera mené pour assimiler ce type de données avec une disponibilité réduite à certaines variables et avec une résolution dégradée, dans l’objectif d’une application ultérieure sur la centaine de postes nivo-météorologiques de Météo-France, moins bien instrumentés que le site expérimental du Col de Porte. On s’appuiera pour cela sur une technique d’assimilation de données récemment développée par Charrois et al, 2016.

Nature du travail attendu et compétences souhaitées :
Ce sujet de stage repose principalement sur un travail de modélisation et d’analyse numérique de l’évolution du manteau neigeux. L’étudiant participera également à la campagne de mesure annuelle du col de Porte. Un attrait spécifique pour la météorologie et la montagne est un atout supplémentaire.
Compétences :
-  géo-physique,
-  informatique et programmation (Python ou équivalent).

Références :
Vionnet, V., Brun, E., Morin, S., Boone, A., Martin, E., Faroux, S., Le-Moigne, P., Willemet, J.M., 2012. The detailed snowpack scheme Crocus and its implementation in SURFEX v7.2. Geosci. Model Dev. 5, 773–791. http://dx.doi.org/10.5194/gmd-5-773-2012.
Charrois L., E. Cosme, M. Dumont, M. Lafaysse, S. Morin, Q. Libois, and G. Picard, 2016. On the assimilation of optical reflectances and snow depth observations into a detailed snowpack model, The Cryosphere, 10, 1021-1038, doi:10.5194/tc-10-1021-2016

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