Le schéma de neige Crocus dans SURFEX : aperçu des principaux usages et développements en cours ou prévus

S. Morin1, M. Lafaysse1, E. Brun2 1. Météo-France CNRS, CNRM-GAME, CEN, Grenoble. 2. Météo-France CNRS, CNRM-GAME, Toulouse.

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Le modèle détaillé de manteau neigeux Crocus a été implémenté récemment dans le modèle de surface continentale ISBA au sein de SURFEX (Vionnet et al., 2012). Il vient compléter la panoplie unique au monde de schémas de neige de complexité variable incorporés dans ISBA, rejoignant ainsi deux modèles monocouches (D95 et EBA) et le modèle de complexité intermédiaire ISBA-ES. Après une brève présentation des principes et particularités de Crocus, en particulier sa gestion interactive et lagrangienne des couches de neige et sa description du métamorphisme de la neige, cette contribution a pour objectif de donner un aperçu de la vitalité scientifique de ce modèle à vocation communautaire et en particulier des nouvelles applications autorisées par son intégration à SURFEX. Le modèle Crocus au sein de la chaîne de simulation numérique opérationnelle SAFRAN Crocus MEPRA (SCM) utilisée pour la prévision du risque d'avalanches (PRA) dans les Alpes, les Pyrénées et la Corse, sera remplacé à courte échéance par SURFEX/ISBA-Crocus. Les premières évaluations font état de performances comparables entre les deux chaînes. La meilleure prise en compte des échanges thermiques à l'interface sol-neige permet dans certaines situations de début de saison d'améliorer la stratigraphie simulée du manteau neigeux. Elle permet également d'envisager l'extension de cette chaîne à des massifs d'altitude plus modeste (Vosges, Jura, Massif Central), où le manteau neigeux parfois intermittent est davantage influencé par les flux d'énergie entre le sol et neige. Pour les mêmes raisons, l'application de SURFEX/ISBA-Crocus aux zones de plaine devient également envisageable et pourrait permettre par exemple une estimation en temps réel de l'équivalent en eau du manteau neigeux en place (enjeux hydrologiques, résistance du toit des bâtiments). L'utilisation de SURFEX/ISBA-Crocus est également à l'étude pour un système émergent de PRA en Norvège. Plus généralement, SURFEX/ISBA-Crocus est utilisé dans les Alpes et en régions polaires, à l'échelle locale (ponctuelle) comme à l'échelle continentale, en tant qu'outil d'investigation des processus physiques dans le manteau neigeux (notamment évolution de la masse volumique, de la surface spécifique, et de la perméabilité de la neige), des interactions physiques neige/sol, des processus responsables de l'évolution des bilans de masses des glaciers et des calottes polaires. Le couplage de Crocus avec le schéma de sol ISBA-DIF permet également de simuler explicitement le devenir des écoulements liés à la fonte nivale ou glaciaire (ruissellement, infiltration, etc.), et en conséquence d'étudier le fonctionnement de bassins versants partiellement englacés en régions tempérées ou tropicales. Par ailleurs, le couplage de SURFEX/ISBA-Crocus avec les modèles atmosphériques permet la simulation des interactions neige/atmosphère pour l'étude du transport de neige par le vent en zones de relief (couplage avec Méso-NH) ou du bilan d'énergie de surface (couplage avec AROME Dome C, Antarctique). Outre les perspectives de développement internes à Crocus (évolution de la représentation du métamorphisme des grains ; modernisation du schéma de transfert radiatif, y compris l'amélioration de la prise en compte des impuretés), l'intégration de Crocus à SURFEX ouvre également vers de nouvelles perspectives : - la meilleure prise en compte des interactions neige-végétation par le portage dans Crocus de l'approche Multiple-Energy-Budget MEB, en cours d'implémentation dans SURFEX avec le schéma de neige ISBA-ES ; - l'assimilation de données au sol (hauteur de neige, équivalent en eau de la neige) ou télédétectées (micro-ondes passifs et actifs, visible/proche infrarouge, infrarouge thermique), une problématique commune avec la plupart des autres schémas de surface ; SURFEX offre un cadre d'intégration très solide qui permet de conduire dans des configurations strictement identiques des simulations du manteau neigeux en off-line à partir de forçages météorologiques prescrits et en on-line avec le couplage avec l'atmosphère. Cette fonctionnalité est indispensable pour bien comprendre l'impact des interactions neige/atmosphère. Les travaux menant à des développements du code sont actuellement coordonnés par le CNRM-GAME/CEN et l'équipe de suivi et de support de SURFEX (CNRM-GAME/GMME). L'objectif est de donner aux développements de ce code une vraie dynamique communautaire internationale, s'appuyant sur les outils de suivi de version mis en place dans SURFEX (svn) et un fort engagement humain dans les relations avec les utilisateurs/développeurs/contributeurs. Vionnet, V., Brun, E., Morin, S., Boone, A., Faroux, S., Le Moigne, P., Martin, E., and Willemet, J.-M.: The detailed snowpack scheme Crocus and its implementation in SURFEX v7.2, Geosci. Model Dev., 5, 773-791, doi:10.5194/gmd-5-773-2012, 2012.