CNRM-AROME : un modèle régional de climat à échelle kilométrique

CNRM-AROME : un modèle régional de climat à échelle kilométrique

Description

Depuis 2014, le CNRM s’est lancé dans les études climatiques à échelle kilométrique en utilisant le modèle non-hydrostatique à aire limitée permettant la convection profonde, CNRM-AROME. On parle ainsi de modèle régional de climat à échelle kilométrique ou de modèle régional de climat à convection profonde résolue (Convection-Permitting Regional Climate Model (CP-RCM) en anglais). A Météo-France, le CP-RCM CNRM-AROME, avec une résolution horizontale de 2,5km et 60 niveaux verticaux, hérite de la plupart des avancées du modèle de prévision numérique du temps AROME : résolution kilométrique, meilleure simulation des phénomènes convectifs grâce à la résolution explicite de la convection profonde, description détaillée des surfaces, schémas sophistiqués pour la microphysique, les nuages et la turbulence. Les paramétrisations physiques du modèle proviennent principalement du modèle de recherche Meso-NH, tandis que le coeur dynamique est le coeur spectral semi-lagrangien et semi-implicite non-hydrostratique d’ALADIN. Le modèle de surface utilisé est l’interface de surface externalisée SURFEX (Masson et al. 2013). Avec une meilleure représentation des processus météorologiques étroitement liés à la topographie et aux phénomènes convectifs et de petite échelle, des améliorations significatives sont attendues grâce à cette nouvelle génération de modèles climatiques (Prein et al. 2015, Lucas-Picher at al. 2021).

Simulations et versions

Les premières simulations climatiques avec CNRM-AROME ont été réalisées dès 2014 sur un petit domaine couvrant le sud-est de la France. La première version climatique du modèle était basée sur le cycle 38t1 d’AROME (Seity et al. 2011). Les premières études ont porté sur la valeur ajoutée d’AROME pour la représentation des épisodes méditerranéens français de l’automne (Fumière et al. 2020) et sur la réponse future de ces événements au changement climatique (Déqué et al. 2016, Fumière 2019).

Entre 2018 et 2024, les simulations avec CNRM-AROME utilisaient le cycle 41t1 (Termonia et al. 2018). Trois domaines plus grands ont été définis : le domaine pan-alpin commun au programme CORDEX Flagship Pilot Study (FPS) on convection (Coppola et al. 2021, 2016-2022), le domaine Nord-Ouest Europe, presque deux fois plus grand, défini dans le cadre du projet européen H2020-EUCP (EUropean Climate Prediction system, 2017-2022) et un domaine couvrant l’île de la Réunion également défini pour le projet EUCP. Les simulations réalisées sur ces domaines ont permis de poursuivre les études d’évaluation de CNRM-AROME sur les pluies extrêmes de l’automne (Caillaud et al. 2021) et une évaluation plus générale du modèle sur la France( Lucas-Picher et al. 2023), mais aussi de participer à plusieurs études multi-modèles.

Différents domaines de CNRM-AROME

La version d’AROME utilisée actuellement pour les simulations climatiques est basée sur le cycle 46, dont une première évaluation a été publiée dans Monteiro et al., 2024. Cette nouvelle version comporte principalement des améliorations dans le modèle de surface (SURFEX v.8.0). Le schéma de neige ES (explicit snow) avec 12 couches et GFLUX remplace l’ancienne paramétrisation à une couche de Douville et al., 1995. Le nombre de couches dans le sol est augmenté de 3 à 12 et le nombre de patches SURFEX est augmenté de 1 à 3. Le schéma de ville TEB inclut la prise en compte de la végétation urbaine, la consommation énergétique des bâtiments (BEM) et un indicateur de confort thermique (UTCI). Des simulations évaluation, historiques et futures ont été complétés en 2025 avec le cy46 sur des domaines ALPX-3 (Europe de l’ouest) et outre mer. Des études sont actuellement en cours.

Applications scientifiques

CNRM-AROME est un modèle de climat du CNRM et a de nombreux domaines d’application : le tracking des cellules convectives, le climat urbain, le climat alpin et les aérosols. Des études récentes réalisées avec AROME au CNRM incluent :

Les simulations climatiques CNRM-AROME pourront être également utilisées pour d’autres applications : orages d’été, vents marins régionaux et flux air-mer intenses, zones côtières…

Où trouver les sorties du modèle CNRM-AROME ?

Publications associées à CNRM-AROME

Ban, N., Caillaud, C., Coppola, E., Pichelli, E., Sobolowski, S., Adinolfi, M., Ahrens, B., Alias, A., Anders, I., Bastin, S., Belušić, D., Berthou, S., Brisson, E., Cardoso, R. M., Chan, S. C., Christensen, O. B., Fernández, J., Fita, L., Frisius, T., … Zander, M. J. (2021). The first multi-model ensemble of regional climate simulations at kilometer-scale resolution, part I: evaluation of precipitation. Climate Dynamics, 57(1–2), 275–302. https://doi.org/10.1007/s00382-021-05708-w

Belušić Vozila, A., Belušić, D., Telišman Prtenjak, M., Güttler, I., Bastin, S., Brisson, E., Demory, M.-E., Dobler, A., Feldmann, H., Hodnebrog, Ø., Kartsios, S., Keuler, K., Lorenz, T., Milovac, J., Pichelli, E., Raffa, M., Soares, P. M. M., Tölle, M. H., Truhetz, H., … Warrach-Sagi, K. (2024). Evaluation of the near-surface wind field over the Adriatic region: local wind characteristics in the convection-permitting model ensemble. Climate Dynamics, 62(6), 4617–4634. https://doi.org/10.1007/s00382-023-06703-z

Berthou, S., J Roberts, M., Vannière, B., Ban, N., Belušić, D., Caillaud, C., Crocker, T., de Vries, H., Dobler, A., Harris, D., J Kendon, E., Landgren, O., & Manning, C. (2022). Convection in future winter storms over Northern Europe. Environmental Research Letters, 17(11), 114055. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aca03a

Caillaud, C., Somot, S., Alias, A., Bernard-Bouissières, I., Fumière, Q., Laurantin, O., Seity, Y., & Ducrocq, V. (2021). Modelling Mediterranean heavy precipitation events at climate scale: an object-oriented evaluation of the CNRM-AROME convection-permitting regional climate model. Climate Dynamics, 56(5–6), 1717–1752. https://doi.org/10.1007/s00382-020-05558-y

Coppola, E., Sobolowski, S., Pichelli, E., Raffaele, F., Ahrens, B., Anders, I., Ban, N., Bastin, S., Belda, M., Belusic, D., Caldas-Alvarez, A., Cardoso, R. M., Davolio, S., Dobler, A., Fernandez, J., Fita, L., Fumiere, Q., Giorgi, F., Goergen, K., … Warrach-Sagi, K. (2020). A first-of-its-kind multi-model convection permitting ensemble for investigating convective phenomena over Europe and the Mediterranean. Climate Dynamics, 55(1–2), 3–34. https://doi.org/10.1007/s00382-018-4521-8

Cortés-Hernández, V. E., Caillaud, C., Bellon, G., Brisson, E., Alias, A., & Lucas-Picher, P. (2024). Evaluation of the convection permitting regional climate model CNRM-AROME on the orographically complex island of Corsica. Climate Dynamics, 62(6), 4673–4696. https://doi.org/10.1007/s00382-024-07232-z

Ha, M. T., Bastin, S., Drobinski, P., Fita, L., Polcher, J., Bock, O., Chiriaco, M., Belušić, D., Caillaud, C., Dobler, A., Fernandez, J., Goergen, K., Hodnebrog, Ø., Kartsios, S., Katragkou, E., Lavin-Gullon, A., Lorenz, T., Milovac, J., Panitz, H.-J., … Wulfmeyer, V. (2024). Precipitation frequency in Med-CORDEX and EURO-CORDEX ensembles from 0.44° to convection-permitting resolution: impact of model resolution and convection representation. Climate Dynamics, 62(6), 4515–4540. https://doi.org/10.1007/s00382-022-06594-6

Lucas-Picher, P., Brisson, · E, Caillaud, · C, Alias, · A, Nabat, · P, Lemonsu, · A, Poncet, · N, Cortés Hernandez, · V E, Michau, · Y, Doury, · A, Monteiro, · D, & Somot, · S. (2024). Evaluation of the convection-permitting regional climate model CNRM-AROME41t1 over Northwestern Europe. 62, 4587–4615. https://doi.org/10.1007/s00382-022-06637-y

Michau, Y., Lemonsu, A., Lucas-Picher, P., Bastin, S., Caillaud, C., de Vries, H., Adinolfi, M., Raffa, M., Katragkou, E., & Coppola, E. (2025). Projected evolution of the Urban climate and heatwaves using an ensemble of convection-permitting regional climate models. Climatic Change, 178(8), 154. https://doi.org/10.1007/s10584-025-03990-9

Michau, Y., Lemonsu, A., Lucas-Picher, P., Schneider, M., & Caillaud, C. (2024). On the future evolution of heatwaves in French cities and associated rural areas: Insights from a convection-permitting model. Urban Climate, 55, 101920. https://doi.org/10.1016/J.UCLIM.2024.101920

Michau, Y., Lemonsu, A., Lucas-Picher, P., & Caillaud, C. (2023). Evaluation of the Urban Heat Island of 12 cities of France in a high-resolution regional climate model simulation. Urban Climate, 47, 101386. https://doi.org/10.1016/J.UCLIM.2022.101386

Monteiro, D., Caillaud, C., Lafaysse, M., Napoly, A., Fructus, M., Alias, A., & Morin, S. (2024). Improvements in the land surface configuration to better simulate seasonal snow cover in the European Alps with the CNRM-AROME (cycle 46) convection-permitting regional climate model. Geoscientific Model Development, 17(21), 7645–7677. https://doi.org/10.5194/gmd-17-7645-2024

Pichelli, E., Coppola, E., Sobolowski, S., Ban, N., Giorgi, F., Stocchi, P., Alias, A., Belušić, D., Berthou, S., Caillaud, C., Cardoso, R. M., Chan, S., Christensen, O. B., Dobler, A., de Vries, H., Goergen, K., Kendon, E. J., Keuler, K., Lenderink, G., … Vergara-Temprado, J. (2021). The first multi-model ensemble of regional climate simulations at kilometer-scale resolution part 2: historical and future simulations of precipitation. Climate Dynamics, 56(11–12), 3581–3602. https://doi.org/10.1007/s00382-021-05657-4

Poncet, N., Tramblay, Y., Lucas-Picher, P., Thirel, G., & Caillaud, C. (2025). Projections of extreme rainfall and floods in Mediterranean basins from an ensemble of convection-permitting models. Climatic Change, 178(8), 141. https://doi.org/10.1007/s10584-025-03983-8

Poncet, N., Lucas-Picher, P., Tramblay, Y., Thirel, G., Vergara, H., Gourley, J., & Alias, A. (2024). Does a convection-permitting regional climate model bring new perspectives on the projection of Mediterranean floods? Natural Hazards and Earth System Sciences, 24(4), 1163–1183. https://doi.org/10.5194/nhess-24-1163-2024

Soares, P. M. M., Careto, J. A. M., Cardoso, R. M., Goergen, K., Katragkou, E., Sobolowski, S., Coppola, E., Ban, N., Belušić, D., Berthou, S., Caillaud, C., Dobler, A., Hodnebrog, Ø., Kartsios, S., Lenderink, G., Lorenz, T., Milovac, J., Feldmann, H., Pichelli, E., … Bastin, S. (2024). The added value of km-scale simulations to describe temperature over complex orography: the CORDEX FPS-Convection multi-model ensemble runs over the Alps. Climate Dynamics, 62(6), 4491–4514. https://doi.org/10.1007/s00382-022-06593-7

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