Teleconnections and dynamical influences on intraseasonal rainfall variability over Vietnam - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

Teleconnections and dynamical influences on intraseasonal rainfall variability over Vietnam

Téléconnexions et influences dynamiques sur la variabilité intrasaisonnière des précipitations au Vietnam

Résumé

The intraseasonal variability of Vietnam rainfall has a large amplitude and considerable complexity, with much variation between the subregions. The objective of this study is first to assess the contribution of moisture budget terms to regional events for positive and negative rainfall anomalies; then to analyse these opposite regional events, Wet and Dry, to identify large-scale dynamical precursors and their pathways of influence. Particular attention is paid to nonlinearity or asymmetry of the influence and to the sensitivity to the choice of region, threshold and composited quantity. A combination of observation and modelling approaches is used at large and regional scales. A reanalysis dataset (ERAi, 1979-2016) is used to construct wet and dry composites over Vietnam using the vertically integrated moisture flux convergence (VIMC) as a proxy for rainfall. At regional scales VIMC correlates well with reanalysed rainfall. The large-scale dynamics associated with opposing North and South events show asymmetrical large-scale precursors and different pathways of influence. The exact nature of the precursors is sensitive to the definition of the composite index. Two extratropical pathways and one tropical pathway emerge that are distinct for Wet and Dry events and North and South regions. The global modelling study uses the global model DREAM in stationary wave configuration. Basic states derived from summer ERAi reanalysis have been used to further investigate the pathways. Two target regions, North and South Vietnam, are investigated from a set of heating experiments to find the initial perturbation location that gives the most influence. A nudging technique is then applied in that region to simulate realistic precursors. We found that for North Vietnam at a range of 2 weeks, there is only extratropical influence. Tropical sources influence both North and South in a limit of 9 days. The model response to 15-day lag European precursors shows two distinct pathways consistent with observations, especially for Wet events. Although the jet pathway is more reproducible on the climatological basic state, for different basic states the model response is dependent on the conjunction between precursors and the basic state jet including both Atlantic and Asian jets. Analysis of Rossby wave ray-tracing on different states is also used to reveal high-latitude pathways that are consistent with observed composites. High-latitude pathways emanate from the Europe-Eastern Asia region and arrive over Vietnam in 1-2 weeks. The positions of Rossby wave sources over Europe-Eastern Asia are dependent on the basic state. Another preferred location for Rossby wave propagation to Vietnam is Mongolia. Wavenumbers K=1,3 take only 1-2 days to arrive over Vietnam, and this is not sensitive to the basic state. This direct source study indicates the way anomalies might grow along the jet and then directly influence Vietnam via Rossby wave propagation. A downscaling study is then undertaken using the regional model RegCM4 over the Southeast Asia domain, forced by ERAi dataset. The composite of RegCM output is assembled by the regional index from the observational analysis. Extratropical forcing leads to large-scale rainfall anomaly patterns over the whole domain for all events. NVN events and CVN wet events were successfully reproduced, but local rainfall over SVN and CVN (dry) was not. The reproduction of moisture budget terms by RegCM shows a consistent simulation of TIMC for all events and large-scale patterns of rainfall that correspond to the VIMC anomaly, but there is a reversed sign for Evaporation. A lack of signal over the South China Sea suggests that the regional model has difficulty propagating some tropical signals, and that large-scale dynamics, including extratropical and tropical influences, should be attributed to the wet and dry events over Vietnam subregions differently.
La variabilité intrasaisonnière des précipitations au Vietnam a une grande amplitude et une complexité considérable, avec beaucoup de variations entre les sous-régions. L'objectif de cette étude est d'abord d'évaluer la contribution des termes du bilan d'humidité aux événements régionaux pour les anomalies positives et négatives des précipitations ; puis d'analyser ces événements régionaux opposés, Wet et Dry, pour identifier les précurseurs dynamiques à grande échelle et leurs voies d'influence. Une attention particulière est accordée à la non-linéarité ou à l'asymétrie de l'influence et à la sensibilité au choix de la région, du seuil et de la quantité de composite. Une combinaison d'approches d'observation et de modélisation est utilisée à grande échelle et à l'échelle régionale. Une base de données de réanalyse (ERAi, 1979-2016) est utilisée pour construire des composites humides et secs sur le Vietnam en utilisant la convergence du flux d'humidité verticalement intégré (VIMC) comme indicateur des précipitations. À l'échelle régionale, la VIMC est en bonne corrélation avec les précipitations réanalysées. La dynamique à grande échelle associée aux événements Nord et Sud opposés montre des précurseurs à grande échelle asymétriques et des voies d'influence différentes. Deux voies extratropicales et une voie tropicale émergent et sont distinctes pour les événements humides et secs et les régions Nord et Sud. L'étude de modélisation globale utilise le modèle global DREAM. Deux régions cibles, le Nord et le Sud du Vietnam, sont étudiées à partir d'un ensemble d'expériences de chauffage pour trouver l'emplacement de la perturbation initiale qui donne le plus d'influence. Une technique de "nudging" est ensuite appliquée dans cette région pour simuler des précurseurs réalistes. Pour le Nord du Vietnam, à une delai de 2 semaines, il n'y a qu'une influence extratropicale. Les sources tropicales influencent le Nord et le Sud dans une limite de 9 jours. La réponse du modèle montre deux voies distinctes cohérentes avec les observations. Pour différents états de base, la réponse du modèle dépend de la conjonction entre les précurseurs et les jets atlantique et asiatique. L'analyse du traçage de rayons d'ondes de Rossby sur différents états est utilisée pour révéler des trajectoires à haute latitude cohérentes avec les composites observés. Les trajectoires à haute latitude émanent de la région Europe-Asie de l'Est et arrivent sur le Vietnam en 1 à 2 semaines. Les positions des sources d'ondes de Rossby sur l'Europe et l'Asie de l'Est dépendent de l'état dre base. Une étude de descent d'échelle est ensuite entreprise en utilisant le modèle régional RegCM4 sur le domaine de l'Asie du Sud-Est, forcé par le jeu de données ERAi. Le composite de la sortie de RegCM est assemblé par l'indice régional montré dans l'analyse observationnelle. Les composites de tous les termes du bilan d'humidité sont étudiés. Le forçage extratropical conduit à des modèles d'anomalies de précipitations à grande échelle sur l'ensemble du domaine pour tous les événements. En particulier, les événements NVN et les événements humides CVN ont été reproduits avec succès. Cependant, les précipitations locales sur le SVN et le CVN (sec) n'ont pas été reproduites. La reproduction des termes du bilan hydrique par le RegCM montre une simulation cohérente du TIMC pour tous les événements et des formes de précipitations à grande échelle qui correspondent à l'anomalie VIMC, mais il y a une inversion de signe pour l'évaporation pour tous les événements. L'absence de signal reproduit sur la mer de Chine suggère que le modèle régional a du mal à propager certains signaux tropicaux, et que la dynamique à grande échelle, y compris les influences extratropicales et tropicales, doit être attribuée différemment aux événements humides et secs sur les sous-régions du Vietnam.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04383373 , version 1 (09-01-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04383373 , version 1

Citer

Hong Hanh Le. Teleconnections and dynamical influences on intraseasonal rainfall variability over Vietnam. Hydrology. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2023. English. ⟨NNT : 2023TOU30134⟩. ⟨tel-04383373⟩
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