Question sur les anomalies de tropo

[js13120]

Bonjour, je vois bien dans ma tête ce qu'est une anomalie de tropopause, simplement malgré que je l'utilise très très fréquemment dans mes prévisions une question peut être bête me vient à l'esprit : pourquoi on a une anomalie dynamique de tropopause qui se forme en un endroit P alors que cela pourrait se faire ailleurs... merci si vous pouvez m'éclairer.

[enzo82]

Salut,

je pense qu'il n'y a pas spécialement de lieu privilégié, puisqu'une anomalie de tropopause provient d'une anomalie de base quelconque (température, humidité ...) se formant au point P!

Par contre, j'aimerais bien l'avis d'une personne un peu plus doué que moi!

Cordialement, Enzo.

Modifié le 19 septembre 2005 par enzo82

[js13120]

Pourtant quand on regarde la distribution spatiale des valeurs de TP sur l'hémisphère nord on se rend compte que les valeurs de TP les plus élevées sont situées vers le pôle mais ce qui est logique puisque au niveau des pôles les valeurs de Coriolis sont très importantes et que l'air est fortement stable en basse couche.

 

Je pensais plutôt pour le fait que pour que le tourbillon augmente il faut qu'il y ai étirement

Modifié le 19 septembre 2005 par js13120

[dominique]

Tu as mis le doigt où il fallait js !

 

Comme tu le fais remarquer, pour qu'il y ait augmentation du PVU, il faut qu'il y ait étirement de la particule soumise à ce mouvement, la conservation de la masse-unité imposant alors cette accélération. Le paramètre de Coriolis est un ingrédient indispensable, car grâce à lui, il permet (comme tu le dis si bien) une distribution spatiale plus importante au fur et à mesure qu'on s'approche des pôles.

 

Toute anomalie de PVU qui tend à se développer et parfois à s'amplifier aux latitudes tempérées a un passé . Elles naissent pour la plupart dans les régions polaires et sont ensuite entraînées par les courants-jets vers les régions tempérées en subissant des variations internes de leur intensité liées à la répartition spatiale des géopotentiels.

 

Tout cela relève de la mécanique des fluides !

 

Dominique

[js13120]

ok merci dominique

brrrr mécaique des fluides ça fait froid dans le dos tout ça, un peu comme l'air pressant contre le vélux de ma chambre, seulement 10.5deg actu au nord de Melun, et vu le blanc éclatant de la Lune dans un ciel aux 1000 étoiles, on est bien repartie pour des minimas bien frais seulement 5.9deg de tn ce matin et 3deg de tn au sol à Melun Villaroche

[Jean-Louis]

Bonjour à tous,

 

Hum, par souci pédagogique je pense que tout cela mérite quelques explications ou simplifications, les habitués du forum n'étant pas tous des spécialistes du PVU...

 

Je reprendrai entre autres les propos de Jean-Pierre DUVERE Météorologiste-Océanographe ancien prévisionniste "marine" de la Marine nationale dont j'ai toujours apprécié les explications et publications.

 

Du fait de ses caractéristiques thermiques, la tropopause tend à introduire tout mouvement vertical. On peut donc considérer la tropopause comme une sorte de « couvercle », l'atmosphère se trouvant alors contenue entre ce couvercle et le sol. Mais ce couvercle n'est ni plat, ni tout à fait rigide. Il présente des déformations, des creux ou des bosses, en liaison avec la situation de l'atmosphère. Ainsi, lorsque l'air présente un fort tourbillon (quantité physique représentant la capacité d'un fluide à engendrer un mouvement tourbillonnaire), la tropopause présente un enfoncement, un peu comme la surface du café quand on tourne la cuillère dans la tasse. C'est notamment le cas dans les régions polaires où l'on observe des zones à fort tourbillon où la tropopause s'enfonce dans la troposphère : comme la force de Coriolis (rappelons nous du fait de la rotation de la terre, toute particule en mouvement (et dans l'air) est soumise à une force d'inertie, dite « force de Coriolis » qui la dévie vers la droite dans l'hémisphère Nord et vers la gauche dans l'hémisphère Sud. Cette force est maximale au pôle et nulle à l'équateur).

Comme la force de Coriolis est d'autant plus efficace que l'on s'éloigne de l'équateur, l'air subit de par la rotation de la terre un mouvement de tourbillon d'autant plus fort qu'il est proche du pôle. C'est donc en général à l'air froid qu'est associé un fort mouvement de tourbillon, mais celui-ci n'est pas directement lié à la température Il n'est pas d'autant plus important que l'air est plus froid. Le mouvement de tourbillon dépend de la circulation, de la configuration des vents. Il peut aussi provenir du passé de l'air en question : par exemple, si l'air est issu des restes d'une ancienne dépression, il a pu garder une part de mouvement tourbillonnaire. Lorsque de l'air porteur d'un fort tourbillon s'approche d'une zone de vent fort, le tourbillon se renforce encore, la tropopause se creuse un peu plus, s'abaisse dans la troposphère en tourbillonnant.

En fait il s'agit bien d'une « perturbation de tropopause » ou d' « anomalie de tropopause ». L'ensemble de l'atmosphère peut alors subir des déformations liées à cette anomalie de tropopause. Il faut noter que la déformation de la tropopause est beaucoup plus prononcée que la déformation correspondante des surfaces isobares. D'où l'intérêt de raisonner à partir de cette tropopause montrant plus nettement et plus concrètement les caractéristiques de l'atmosphère en altitude que les cartes avec isobares où les phénomènes sont moins nets.

 

Nous venons de voir qu'une anomalie de tropopause est une cause majeure des perturbations atmosphériques. Visualisons maintenant le courant jet comme un tube de vent où s'écoule l'atmosphère.

Imaginez un fluide contenu dans un récipient dont l'un des bords varie, se déforme ; ce fluide va subir d'importants mouvements... Lorsqu'une anomalie de tropopause (donc un enfoncement local de la tropopause accompagné d'un fort mouvement de tourbillon) rencontre le courant jet des latitudes moyennes, non seulement l'anomalie s'accentue, mais elle déforme également ce tube de vent : en effet, la cassure ou le « pli » de tropopause formé par l'anomalie augmentant, le tube de vent dans lequel s'écoule le jet est déformé et comme resserré en bordure de l'anomalie. Ainsi, en plus de l'augmentation du mouvement de tourbillon dans l'anomalie, la vitesse de l'air s'accentue dans le jet (un peu comme le jet d'eau se renforce lorsque le jardinier pince son tuyau d'arrosage...). Dans de telles conditions, l'équilibre de l'atmosphère est fortement menacé. Plus les vents formant le courant jet sont violents, plus l'anomalie de tropopause est prononcée, plus la perturbation est susceptible de se faire sentir jusque dans les basses couches où elle va entraîner des modifications des vents, de la pression et de la température.

Apparaît alors une perturbation d'autant plus importante que les modifications imposées par l'altitude ( on dit « forcée » et on parle de « forçage ») se produisent au-dessus d'une région où les basses couches de l'atmosphère sont déjà elles-mêmes en situation fragile, « prêtes à être perturbées ». C'est le cas notamment de la zone de gradient de température des latitudes moyennes . Si de plus, il existe déjà une dépression mineure (ce qui est très fréquent par suite des ondulations se formant fréquemment sur cette région de gradient de température), toutes les conditions sont réunies pour qu'une profonde perturbation se développe dans toute l'épaisseur de l'atmosphère. L'atmosphère doit alors réagir pour maintenir un état conforme à l'équilibre naturel. Elle le fait en créant des mouvements verticaux ; des mouvements ascendants et descendants se mettent en place afin de contrecarrer le développement de la perturbation. Le sol ne bougeant pas !, des « anomalies » de pression, et donc de vent, vont apparaître au-dessous des régions de mouvement vertical : une dépression se forme (ou s'accentue) au sol comme conséquence des forts mouvements ascendants emmenant l'air vers le haut, et un anticyclone apparaît là où l'air afflue du haut vers le sol.

C'est là un des paradoxes de l'atmosphère : en voulant pallier les perturbations qui menacent son équilibre naturel, l'atmosphère « s'emballe » et crée d'importantes perturbations à sa surface, avant de finir par revenir, plus tard, à une situation plus calme, "l'inexorable retour à l'équilibre" dont on parle souvent.

 

Pour la petite histoire et pour ceux que cela intéresse, ce processus d'interaction entre une perturbation de la tropopause et une perturbation de surface a pu être validé lors de la campagne FASTEX, campagne d'études de cyclogénèses atlantiques menée en hiver 1997.

C'est également le processus majeur qui a conduit à la formation des deux tempêtes des 26 et 27 décembre 1999...

 

Enfin, même si les conditions de haute troposphère semblent bien avoir été l'élément moteur du creusement dans le cas de ces deux tempêtes exceptionnelles de la fin d'année 1999, d'autres processus peuvent jouer un rôle important, comme par exemple les échanges entre l'océan et l'atmosphère.

En effet, la forte humidité de l'air océanique libère de la chaleur lors de la condensation de la vapeur d'eau en nuages ; cette chaleur latente libérée dans la masse d'air contribue à l'accentuation du mouvement vertical ascendant. Il y aurait donc encore beaucoup à dire... notamment sur les "bombes" naissantes sur l'Océan ou les dépressions à centre chaud à pied particulièrement "énergétique" et se faisant happer dans ce système.

 

J'avais fait quelques croquis la dessus mais mon scanner est toujours en panne...

Je les joindrai dès que je pourrai.

 

JL

[Hervé Castelin]

Bonjour,

 

Merci pour ces explications très détaillées A ce sujet, je suis à la recherche d'un lien vers des cartes mettant en évidence ce genre d'anomalie... Les cartes de très haute altitude type 300 ou 200 hPa que j'ai ne font pas apparaitre ces déformations. Avez vous çà dans vos favoris ? Merci.

 

A bientôt,

 

Hervé

[yvesB]

Bonjour,

Merci Jean Louis pour tes explications toujours aussi claires. Cela devient beaucoup abordable pour des amateurs. A garder précieusement.

Toujours aussi frais à Rennes 7°

yves

[dominique]

Les meilleurs niveaux pour lire ces anomalies "dites" de tropopause ne sont pas à lire aux niveaux-pression 200 ou 300 hPa, mais aux niveaux d'iso-PVU 1.5 ou 2.0 où l'on voit très nettement apparaître en seuillant à 1125 mgp (valeur max) les fameux "creux" marquant les enfoncements d'air stratosphérique hyper-stable !

 

Les niveaux 200, et surtout 300 hPa, sont, en revanche, de bons niveaux pour lire les TA de haute troposphère. Mais l'inconvénient du TA à ces niveaux, c'est que l'équation associée n'est pas "très" conservative, donc attention aux erreurs d'interprétation. En revanche le niveau 500 hPa est le meilleur niveau pour lire les TA, notamment quand il s'agit de capter une perturbation déjà formée et de la suivre, car 500 hPa correspond (à quelque chose près) au "milieu" de l'atmosphère, niveau le moins bruité par le sol (et la couche limite) ainsi que par la tropopause. Autre avantage, à ce niveau, on est (en général) juste au-dessus des massifs montagneux les plus hauts.

 

L'avantage de la lecture des noyaux de PVU 1.5 ou 2.0 réside dans le fait qu'on analyse à ces niveaux finement les déformations de la tropopause, car (cela a été prouvé par Fastex notamment) ce sont à ces niveaux qu'on peut voir apparaître les prémices d'une future perturbation active, lorsqu'il y a mise en phasage avec une anomalie "chaude" de basses couches (généralement vers 850 hPa) !

 

Dominique

[Naunau]

Merci pour ces explications très détaillées  A ce sujet, je suis à la recherche d'un lien vers des cartes mettant en évidence ce genre d'anomalie... Les cartes de très haute altitude type 300 ou 200 hPa que j'ai ne font pas apparaitre ces déformations. Avez vous çà dans vos favoris ? Merci.

 

ICI

 

Sélectionnez ensuite la carte nommée "Théta=320K IPV".

 

Les plages colorées (du bleu au rose) montrent en fait le tourbillon potentiel au niveau de la surface isentrope 320K. Mais pour simplifier, on peut négliger les variations d'altitude de cette isentrope, et considérer qu'elle correspond au niveau 300hPa.

 

Les intrusions d'air stratosphériques correspondent alors à un tourbillon potentiel dépassant 2PVU.

 

Les pros me corrigeront .

[Hervé Castelin]

Bonjour,

 

Merci Naunau pour le lien.

 

Hervé

[dominique]

Merci des précisions Naunau !

 

En effet, mieux vaut utiliser les surfaces isentropes 320 K que les niveaux 200 ou 300 hPa pour les raisons que j'ai explicité plus haut.

 

Dominique