Intercomparison of satellite observations and atmospheric model simulations of a meso-scale cyclone in the Mediterranean Sea

Abstract

The paper investigates the possibility of integrating satellite observations and limited-area atmospheric model simulations in the study of the meso-scale processes in the Mediterranean Sea. A tropical-like cyclone, which occurred on 9 and 10 December 1996 over the central Mediterranean Sea, has been used as a case study. The main features of the cyclone, derived from satellite wind and vertically integrated liquid water content (LWC) fields, have been compared with the results of a limited-area model, obtained with and without scatterometer data assimilation. The results indicate an acceptable comparability of the wind fields, despite the model‐scatterometer wind bias and the misplacement of the cyclone position in the simulations. The vertically integrated quantities, such as the LWC and the model vertically integrated cloud mixing ratio (CWINT), do not show the same degree of comparability. This is because they reflect only large-scale features, whereas the meso-scale features are only detected by the satellite observations. As expected, the results of assimilating the scatterometer data into the model show an improvement over the cyclone positioning but do not provide a better description of its meso-scale features. The lack of improvement in the determination of the CWINT horizontal structure after scatterometer data assimilation indicates the need to assimilate the LWC fields in future studies.

Dans cet article, on explore la possibilité d'intégrer les observations satellitaires et les simulations des modèles atmosphériques à surface limitée dans l'étude des processus à méso-échelle en mer Méditerranée. Un cyclone de type tropical, observé entre le 9 et le 10 décembre 1996 au-dessus de la partie centrale de la mer Méditerranée, a servi de cas d'espèce. Les principales caractéristiques du cyclone, dérivées des champs de vent satellitaire et du contenu en eau liquide intégré verticalement (LWC), ont été comparées aux résultats d'un modèle de surface limitée dérivés avec et sans assimilation des données de scattérométrie. Les résultats indiquent une correspondance acceptable dans les champs de vent en dépit du biais modèle-vent de scattérométrie et de la localisation erronée de la position du cyclone dans les simulations. Les quantités intégrées verticalement, telles que le LWC et le ratio du mélange de nuages intégré verticalement du modèle (CWINT), ne montrent pas le même degré de correspondance. Ceci est dû au fait que ces valeurs ne reflètent que les caractéristiques à grande échelle alors que les phénomènes à méso-échelle ne peuvent être décelés qu'au moyen des observations satellitaires. Comme prévu, les résultats de l'assimilation des données de scattérométrie dans le modèle montrent une amélioration dans le positionnement du cyclone mais ne fournit pas une meilleure description de ses caractéristiques à méso-échelle. L'absence d'amélioration dans la détermination de la structure horizontale de la CWINT après assimilation des données de scattérométrie souligne la nécessité d'intégrer également les champs de LWC dans les études futures.[Traduit par la Rédaction]