A new version of the general circulation model CNRM-CM has been developed jointly by CNRM-GAME (Centre National de Recherches Météorologiques—Groupe d’études de l’Atmosphère Météorologique) and Cerfacs (Centre Européen de Recherche et de Formation Avancée) in order to contribute to phase 5 of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5). The purpose of the study is to describe its main features and to provide a preliminary assessment of its mean climatology. CNRM-CM5.1 includes the atmospheric model ARPEGE-Climat (v5.2), the ocean model NEMO (v3.2), the land surface scheme ISBA and the sea ice model GELATO (v5) coupled through the OASIS (v3) system. The main improvements since CMIP3 are the following. Horizontal resolution has been increased both in the atmosphere (from 2.8° to 1.4°) and in the ocean (from 2° to 1°). The dynamical core of the atmospheric component has been revised. A new radiation scheme has been introduced and the treatments of tropospheric and stratospheric aerosols have been improved. Particular care has been devoted to ensure mass/water conservation in the atmospheric component. The land surface scheme ISBA has been externalised from the atmospheric model through the SURFEX platform and includes new developments such as a parameterization of sub-grid hydrology, a new freezing scheme and a new bulk parameterisation for ocean surface fluxes. The ocean model is based on the state-of-the-art version of NEMO, which has greatly progressed since the OPA8.0 version used in the CMIP3 version of CNRM-CM. Finally, the coupling between the different components through OASIS has also received a particular attention to avoid energy loss and spurious drifts. These developments generally lead to a more realistic representation of the mean recent climate and to a reduction of drifts in a preindustrial integration. The large-scale dynamics is generally improved both in the atmosphere and in the ocean, and the bias in mean surface temperature is clearly reduced. However, some flaws remain such as significant precipitation and radiative biases in many regions, or a pronounced drift in three dimensional salinity.

Abstract This paper describes the main characteristics of CNRM‐CM6‐1, the fully coupled atmosphere‐ocean general circulation model of sixth generation jointly developed by Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM) and Cerfacs for the sixth phase of the Coupled Model Intercomparison Project 6 (CMIP6). The paper provides a description of each component of CNRM‐CM6‐1, including the coupling method and the new online output software. We emphasize where model's components have been updated with respect to the former model version, CNRM‐CM5.1. In particular, we highlight major improvements in the representation of atmospheric and land processes. A particular attention has also been devoted to mass and energy conservation in the simulated climate system to limit long‐term drifts. The climate simulated by CNRM‐CM6‐1 is then evaluated using CMIP6 historical and Diagnostic, Evaluation and Characterization of Klima (DECK) experiments in comparison with CMIP5 CNRM‐CM5.1 equivalent experiments. Overall, the mean surface biases are of similar magnitude but with different spatial patterns. Deep ocean biases are generally reduced, whereas sea ice is too thin in the Arctic. Although the simulated climate variability remains roughly consistent with CNRM‐CM5.1, its sensitivity to rising CO 2 has increased: the equilibrium climate sensitivity is 4.9 K, which is now close to the upper bound of the range estimated from CMIP5 models.

Abstract. SURFEX is a new externalized land and ocean surface platform that describes the surface fluxes and the evolution of four types of surfaces: nature, town, inland water and ocean. It is mostly based on pre-existing, well-validated scientific models that are continuously improved. The motivation for the building of SURFEX is to use strictly identical scientific models in a high range of applications in order to mutualise the research and development efforts. SURFEX can be run in offline mode (0-D or 2-D runs) or in coupled mode (from mesoscale models to numerical weather prediction and climate models). An assimilation mode is included for numerical weather prediction and monitoring. In addition to momentum, heat and water fluxes, SURFEX is able to simulate fluxes of carbon dioxide, chemical species, continental aerosols, sea salt and snow particles. The main principles of the organisation of the surface are described first. Then, a survey is made of the scientific module (including the coupling strategy). Finally, the main applications of the code are summarised. The validation work undertaken shows that replacing the pre-existing surface models by SURFEX in these applications is usually associated with improved skill, as the numerous scientific developments contained in this community code are used to good advantage.

The Mediterranean region is frequently affected by heavy precipitation events associated with flash floods, landslides, and mudslides that cause hundreds of millions of euros in damages per year and, often, casualties. A major field campaign was devoted to heavy precipitation and f lash f loods from 5 September to 6 November 2012 within the framework of the 10-yr international Hydrological Cycle in the Mediterranean Experiment (HyMeX) dedicated to the hydrological cycle and related high-impact events. The 2-month field campaign took place over the northwestern Mediterranean Sea and its surrounding coastal regions in France, Italy, and Spain. The observation strategy of the field experiment was devised to improve knowledge of the following key components leading to heavy precipitation and flash flooding in the region: 1) the marine atmospheric f lows that transport moist and conditionally unstable air toward the coasts, 2) the Mediterranean Sea acting as a moisture and energy source, 3) the dynamics and microphysics of the convective systems producing heavy precipitation, and 4) the hydrological processes during flash floods. This article provides the rationale for developing this first HyMeX field experiment and an overview of its design and execution. Highlights of some intensive observation periods illustrate the potential of the unique datasets collected for process understanding, model improvement, and data assimilation.