Dépendance de la température et de l'humidité de la transition convective profonde comme contrainte sur l'entraînement dans les modèles climatiques

Résumé Les propriétés de la transition vers une forte convection profonde, telles que précédemment observées dans les statistiques de précipitation par satellite, sont analysées à l'aide de calculs de stabilité des parcelles et d'une équation de vitesse de plume convective. Un ensemble d'hypothèses alternatives sur l'entraînement produit des caractéristiques très différentes de la frontière de début de convection profonde (ici mesurée par l'instabilité conditionnelle et la vitesse verticale de la plume) dans un plan thermodynamique de température-vapeur d'eau. Dans les observations, la valeur seuil de la colonne de vapeur d'eau au-dessus de laquelle il y a une augmentation rapide des précipitations, appelée valeur critique, augmente avec la température, mais pas aussi rapidement que la saturation de la colonne, et cela ne peut être associé qu'à des cas avec un entraînement suffisamment fort. Cela corrobore l'hypothèse antérieure selon laquelle les plumes entrant peuvent expliquer cette caractéristique observée, et cela fixe des limites sur l'entraînement dans la basse troposphère. L'examen d'un schème d'entraînement interactif simple dans lequel un minimum d'entraînement turbulent est augmenté par un entraînement dynamique (associé à une accélération verticale induite par la flottabilité) montre que la courbe de début de convection profonde est régie par l'entraînement minimum prescrit. Les résultats d'une version à résolution de 0,5° du modèle communautaire du système climatique, dont la paramétrisation convective inclut un entraînement substantiel, donnent un bon accord avec les observations par satellite à plusieurs égards. La dépendance température-vapeur d'eau s'accorde bien avec les calculs de plume et avec les simulations hors ligne réalisées à l'aide du schéma de convection du modèle. Ces résultats suggèrent que les caractéristiques de la transition convective, y compris la courbe de début dans le plan température-vapeur d'eau, peuvent fournir une contrainte substantielle pour les hypothèses d'entraînement utilisées dans les paramétrisations de convection profonde des modèles climatiques.