Variabilité intraseasonnière tropicale dans 14 modèles climatiques du GIEC AR4. Partie I : Signaux convectifs

Résumé Cette étude évalue la variabilité intraseasonnière tropicale, en particulier la fidélité des simulations de l'oscillation de Madden-Julian (MJO), dans 14 modèles de circulation générale couplés (GCM) participant au Quatrième Rapport d'Évaluation (AR4) du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC). Huit années de précipitations quotidiennes issues de la simulation climatique du vingtième siècle de chaque modèle sont analysées et comparées aux précipitations quotidiennes obtenues par satellite. Une analyse spectrale temps-espace est utilisée pour obtenir la variance et la vitesse de phase des vagues équatoriales dominantes couplées convectivement, y compris la MJO, Kelvin, Rossby équatorial (ER), Rossby-gravité mixte (MRG), ainsi que les vagues inertio-gravité vers l'est (EIG) et vers l'ouest (WIG). La variance et la propagation de la MJO, définies comme les nombres d'onde vers l'est 1-6, mode de 30-70 jours, sont examinées en détail. Les résultats montrent que les GCMs à la pointe de la technologie présentent encore des problèmes significatifs et affichent un large éventail de performances dans la simulation de la variabilité intraseasonnière tropicale. La variance intraseasonnière totale (2-128 jours) des précipitations est trop faible dans la plupart des modèles. Environ la moitié des modèles présentent des signaux de vagues équatoriales couplées convectivement, avec des vagues Kelvin et MRG-EIG particulièrement proéminentes. Cependant, les variances sont généralement trop faibles pour tous les modes d'onde, sauf pour la vague EIG, et les vitesses de phase sont généralement trop rapides, étant ajustées à des profondeurs équivalentes excessivement profondes. Un résultat intéressant est que cet ajustement est cohérent au sein d'un modèle donné à travers les modes, étant donné que les modes symétriques et antisymétriques s'ajustent de manière similaire à une certaine profondeur équivalente. Les profondeurs équivalentes excessivement profondes suggèrent que ces modèles peuvent ne pas avoir une réduction suffisante de leur « stabilité statique effective » par chauffage diabatique. La variance de la MJO s'approche de la valeur observée dans seulement 2 des 14 modèles, mais est inférieure à la moitié de la valeur observée dans les 12 autres modèles. Le rapport entre la variance de la MJO vers l'est et la variance de son homologue vers l'ouest est trop faible dans la plupart des modèles, ce qui est cohérent avec le manque de propagation vers l'est hautement cohérente de la MJO dans de nombreux modèles. De plus, la variance de la MJO dans 13 des 14 modèles ne provient pas d'un pic spectral prononcé, mais provient généralement d'une partie d'un spectre trop rouge, ce qui, à son tour, est associé à une persistance trop forte des précipitations équatoriales. Les deux modèles qui simulent arguably le mieux la MJO sont les seuls ayant des fermetures/déclencheurs convectifs liés d'une manière ou d'une autre à la convergence de l'humidité.