mise à jour : 9 Février 2018
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- Techniques et méthodes

Structure d'un GCM

La structure d'un GCM peut se décomposer en "briques" indépendantes qui communiquent entre elles. Du fait de l'universalité de ces équations, la nature de ces briques est la même quel que soit le corps étudié. La structure d'un GCM est en général composée des briques suivantes :

  1. Un "coeur" hydrodynamique
  2. Un transfert radiatif
  3. Une paramétrisation de la convection et de la turbulence à une échelle non résolue par le coeur hydrodynamique
  4. Un modèle thermique pour la surface et la sous-surface
  5. Un modèle d'évolution des nuages et aérosols

Étant donné que l'atmosphère est fortement stratifiée à grande échelle en vertu de l'équilibre hydrostatique, les longueurs caractéristiques horizontales et verticales ne sont pas les mêmes. Ceci permet de découper le GCM en deux parties différentes :

La première, appelée « dynamique », est le coeur hydrodynamique. Dans cette partie on calcule l'écoulement du fluide qu'est l'air autour d'un corps sphérique planétaire. Elle consiste en l'implémentation des équations primitives et calcule la circulation atmosphérique. A un niveau vertical donné, les mouvements sont uniquement horizontaux. Le terme de "coeur" provient du fait que la partie dynamique sert à propager les mouvements à l'échelle horizontale, laquelle échelle domine la circulation globale de l'atmosphère.

La seconde, appelée « physique », rassemble tous les autres processus physiques à l'œuvre dans l'atmosphère sous forme de paramétrisation. Cela correspond donc au moins aux briques 2 à 5, mentionnées ci-dessus. La partie physique est une colonne verticale d'atmosphère : il s'agit d'un même modèle unidimensionnel démultiplié autant de fois qu'il existe de points dans la grille horizontale (donc dynamique) du modèle.

Les colonnes de la partie physique sont indépendantes les unes des autres et ne communiquent que via la partie dynamique par des mises à jour de pression, températures, vents et traceurs. On peut également voir la situation dans le sens inverse : la partie dynamique consiste en des couches sphériques imbriquées les unes dans les autres qui ne communiquent que via la partie physique.

Ce découpage en deux parties permet de faire appel à la partie physique moins souvent qu'à la partie dynamique, car les processus physiques en jeu ont des temps caractéristiques différents et donc des pas de temps d'intégration différents. Typiquement, on utilise la partie physique tous les 10 à 20 utilisations de la partie dynamique.

Structure d'un GCM
Comprendre/interfacedynphy.png
Ce schéma illustre le principe de fonctionnement et l'interface des parties physique et dynamique d'un GCM.
Crédit : LMD
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