Tourbillon et particules

[Mistral Gagnant]

Bonjour

Sans doute noyé dans une goute d'eau...

J'ai du mal a visualiser cette notion de tourbillon: s'agit t'il de particules l'une a coté des autres tournant sur elles même (comme on en voit dans les modèles d'onde de Roosby ou ces particules oscillent) ou bien de masses d'air plus importantes (centre de dépression/thalweg ?) animés d'un mouvement?

Des phrases comme celle ci, trouvée sur les sites MF me laisse perplexe sur la taille du phénomène a observer: " une onde de tourbillon de grande échelle peut se propager dans un contexte idéalisé tel que les particules conservent leur tourbillon absolu".

Que ressent on physiquement lorsque l'on est dans ces zones de tourbillon absolu ? du vent ?

J'imagine que cela doit être plus difficile de répondre pour le tourbillon potentiel qui me semble plus abstrait et fait intervenir une température.

Merci de votre indulgence vis a vis des petits nouveaux.

 

Cordialement

Modifié 26 mars 2017 par Mistral Gagnant

[sebb]

Bonjour,

Au départ, le tourbillon caractérise un volume d'air uniforme qui est en rotation uniquement en raison de la force de Coriolis.

On parle du tourbillon absolu.

 

Donc si une convergence ou une divergence s'opère, notre parcelle d'air va être étirée horizontalement et verticalement, mais conserver sa masse et disons son volume pour être approximatif. Ainsi pour compenser la vitesse angulaire va être accélérée ou ralentie.

 

Je trouve que le lien suivant est technique, synthétique et tout à fait accessible, de plus on ne trouve pas plus abordable pour approcher le tourbillon potentiel:

http://alexandre.letort.pagesperso-orange.fr/experts.html

 

Modifié 26 mars 2017 par sebb

[Mistral Gagnant]

Bonjour

 

Merci pour votre réponse.

Je pense avoir déjà assimilé les notions contenues dans le lien fourni: la patineuse qui écarte les bras ou le cylindre qui se déforme et initie de ce fait du mouvement vertical.

D'après vos explications, on est bien dans une rotation réelle de masses d'air (et non pas dans une abstraction comme le tourbillon potentiel).

Ce que je comprends; n'hésitez pas a me corriger:

Au départ la parcelle d'air, dans son déplacement, se ramasse mathématiquement de la force de Coriolis agrémentée en fonction du "terrain" de tourbillon relatif par cisaillement ou courbure.

Cela conduit a des cartes de tourbillon absolu ou se côtoient, en fonction de leur historique, des parcelles d'air d'importance variable et de TA différents.

Vu les vitesses  angulaires très faibles, on doit avoir une sensation de vent, en bordure, que pour les parcelles d'air importantes.

 

Maintenant, le cas des particules d'air, qui sur les sites éducatifs de MF se retrouvent enfilées comme les perles d'un collier sous le Jet Stream et qui ont été ma première découverte sur la toile de la vorticité

Sans doute un peu trop théorique pour correspondre a la "vraie vie" et m'ont un peu perturbé dans mes raisonnements.

Pour m'en défaire, il faudrait peut être que je trouve une carte de tourbillon absolu (pas vu sur Wetter) et la superposer avec une carte du Jet.

 

Merci d'avoir supporté ma littérature; n'hésiter pas a me dire ou je déraille (formation: bac D de....1969  ).

 

A+

Modifié 27 mars 2017 par Mistral Gagnant

[Higurashi]

Il y a 18 heures, Mistral Gagnant a dit :

Bonjour

Sans doute noyé dans une goute d'eau...

J'ai du mal a visualiser cette notion de tourbillon: s'agit t'il de particules l'une a coté des autres tournant sur elles même (comme on en voit dans les modèles d'onde de Roosby ou ces particules oscillent) ou bien de masses d'air plus importantes (centre de dépression/thalweg ?) animés d'un mouvement?

 

Bonjour, 

 

Je ne suis pas certain de bien avoir compris votre question. En tout cas, avis personnel, je trouve que l'on s'y retrouve mieux dans le vocabulaire anglais où ils parlent de vorticity (vorticité) qui est une sorte de mesure de l'amplitude du mouvement de rotation. Le terme de tourbillon est plutôt employé quand la vorticité est très forte. Je répondrais donc que la plupart du temps le "tourbillon" n'est pas associé à un tourbillon réel dans l'écoulement, mais de manière plus générale à une variation de la vitesse et/ou de la courbure de l'écoulement dans une direction. 

 

Citation

 Que ressent on physiquement lorsque l'on est dans ces zones de tourbillon absolu ? du vent ?

 

Si vous vous mettiez à la place de la roue dans l'exemple ci-dessous (en tourbillon relatif, mais c'est pour simplifier), vous ressentiriez un vent plus fort d'un côté que de l'autre. Il y'a de la vorticité dans cet écoulement bien que celui-ci ne tourne pas visuellement.

 

Modifié 27 mars 2017 par Higurashi

[Mistral Gagnant]

Bonjour

Merci pour cette réponse qui colle parfaitement avec mes préoccupations.

Claire et synthétique !!!

Mon problème venait de ce que je voulais absolument associer de la rotation de masse d'air ressentie physiquement, dés que l'on parlait de tourbillon.

Et la recherche sur Wikipédia de "tourbillon" n'améliorait pas les choses; "Pour voir des tourbillons il suffit d'observer une rivière dont le fond n'est pas trop homogène. Il s'agit d'un phénomène très courant dans tous les aspects de la mécanique des fluides."  https://fr.wikipedia.org/wiki/Tourbillon_(physique)

 

Je réserverait donc le terme de tourbillon pour des phénomènes rapides comme dans l'évacuation d'eau de ma baignoire

 

Pour des phénomènes beaucoup plus lents en vitesse de  rotation angulaire je prendrai donc "vorticité".

On peut donc avoir de la vorticité dans un déplacement d'air quasi rectiligne si je suis bien votre schéma et vos explications.

L'illustration par une roue a aube virtuelle (cisaillement/courbure) n'étant la que pour "visualiser" ce que le météorologue retire mathématiquement de l'air en mouvement, exprimant ainsi la vorticité en radian par seconde (c'est a dire en unités SI, des s-1 ), sans vouloir pour autant décrire une réalité de rotation physiquement ressentie.

 

Espérant ne pas avoir trop déformé vos propos.

 

Grand merci encore.

 

Cordialement.

Modifié 28 mars 2017 par Mistral Gagnant

[Cotissois 31]

Il n'y a pas de réponse préférentielle sur le fait que ce soit une masse d'air ou une bulle d'air. Cela dépend de l'échelle.

 

Quand on regarde des cartes de vorticité à 5 degrés, on voit la rotation moyenne des masses d'air et on se rapproche du phénomène des ondes de Rossby (qui se comprend uniquement à cette échelle).

Quand on regarde les cartes de vorticité à 0.25 degrés, on voit surtout les effets cisaillants au niveau des fronts, qui ne correspondent pas à une rotation très visible, mais chaque particule a bien du moment cinétique dans le cisaillement d'un front.

Quand on regarde les cartes de vorticité à 200 m, on voit le cisaillement/rotation des moindres nuages.

 

Tout ceci est de la vorticité relative. La vorticité absolue ne se ressent pas, puisqu'on ressent le vent, qui est le mouvement relatif. Le mouvement absolu n'est utile que pour voir des invariants sur des cartes et anticiper comment va réagir le mouvement relatif. La vorticité relative apparaît/disparaît, comme le vent.

 

 

Modifié 29 mars 2017 par Cotissois 31

[Mistral Gagnant]

Bonjour

 

Merci pour cette réponse qui me réconcilie avec le peu que je connaisse sur le moment cinétique.

Je continue donc a raisonner de "vive voix" en souhaitant qu'une bonne âme, chez nos spécialistes, réagisse au besoin

 

Vitesse de rotation très lente (exprimées en 10 e5) et poids réduit de nos parcelles d'air: on ne voit donc, a grande échelles, sur les cartes Tr que les cisaillement et rotation qui  génèrent  ces vorticités relatives...

Il faut, sans doute parler en variation de Ta et rajouter un peu de thermodynamie pour que ces vorticités s'expriment plus largement?

Une question, si vous permettez; ou trouver des cartes de vorticité relative a différents maillages ?

J'ai bien essayé sur AROME, mais je n'ai trouvé que des infos parcellaires.

Faut t'il charger des fichiers Grib et le traiter avec un logiciel adéquat ?                                                                                                                                                                              Cordialement

 

 

 

[Cotissois 31]

De façon générique, oui.

 

Néanmoins, le NCEP propose directement des gribs de GFS et autres modèles du NCEP à plusieurs résolutions. Pendant un moment, on avait AVN (père de GFS) à 2.5 degrés. Je ne sais pas s'il tourne encore. Tout évolue très vite dans l'offre des modèles et les interfaces pour le grand public...

Modifié 30 mars 2017 par Cotissois 31

[Mistral Gagnant]

Bonjour

Bon je n'ai pas trouvé de carte montrant la même région sous différents maillages.

Mais je me range, sans problème a vos dires.

http://wxmaps.org/pix/euro.vort.html

 

Des zones qui paraissent, a gros maillage lissées sous une couleur uniforme peuvent être composées, si je comprends bien, de petites zones a Tr différents visibles a maillage plus fin.

C'est fractal comme j'ai pu le lire sur le forum

Voila qui me fait mieux comprendre la théorie du "collier de perles" (parcelles) de MF dont les interactions  par déplacements Nord-Sud créent des ondulations du Jet Stream.

 

Merci a tous

Modifié 1 avril 2017 par Mistral Gagnant

[Cotissois 31]

Cette figure en "collier de perles" n'a pas de rapport avec la fine échelle de la vorticité. C'est une figure qui schématise ce qui se passerait si l'atmosphère se résumait à un jet ondulant sans rien d'autre (même pas de gradient de température). C'est le modèle barotrope (pas de gradient de température) des ondes de Rossby où dans ce cas on peut prendre n'importe quelle échelle de vorticité. On peut (peut-être) approcher ce modèle dans la réalité en considérant des perles très grosses, à une résolution de 2.5 degrés ou plus large, où la vorticité absolue se conserve presque.

 

La réalité, c'est que les ondes de Rossby sont baroclines et contiennent des mouvements verticaux à plus petite échelle. Ainsi, dès qu'on prend des perles de résolution 1 degré ou plus fin, le modèle barotrope des ondes de Rossby avec le collier de perles ne marche plus. Si on suit chaque perle, on verra que son changement de vorticité relative vient d'abord des mouvements verticaux.

 

Le modèle des ondes barotropes de Rossby est un sujet de dynamique atmosphérique de grande échelle. Il est très souvent présenté en météorologie mais il faut en fait rapidement l'oublier. La météorologie est dominée par des échelles plus petites, des perturbations qui sont baroclines et/ou des mouvements verticaux. L'invariant à choisir pour étudier les ondes baroclines (surtout à la tropopause) est le tourbillon potentiel, qui résiste aux mouvements verticaux, mais pas aux nuages. Le changement de latitude (effet bêta) joue un rôle en météorologie, mais qui s'appréhende généralement en second lieu.

Modifié 2 avril 2017 par Cotissois 31

[Mistral Gagnant]

Bonjour

 

D'abord, un grand merci de prendre de votre temps pour m'éclairer sur ce sujet.

 

J'ai bien compris que le schéma de MF expliquant comment les ondes de Roosby se déforment est une façon efficace mais très simplifiée de rendre compte d'un phénomène physique:

milieu barotrope/"perles" toutes bien calibrées/ Vorticité absolue constante.

Vos explications m'ont permis de comprendre que le spaghetti unicolore et long parfois de plusieurs milliers de kilomètres sur les cartes censées représenter le Ta dans les zones du Jet Stream pouvait être considéré comme hétérogène (en changeant l'échelle d'observation) et "articulé".

Donnant ainsi une cohérence entre le "collier de perle" et les cartes de la vraie vie.

 

J'ai bien saisi aussi qu'il fallait se polariser sur d'autres paramètres, plus importants en première intention, pour appréhender les mouvement dans l'atmosphère.

 

Le maillage nécessaire est différent lorsque l'on raisonne sur les ondes de Coriolis (ou un maillage trop fin perturbera la vision d'ensemble) ou sur les turbulences au niveau de la piste d'atterrissage d'un avion.

Et je ne parle même pas des différences de paramètres physiques entre les faces d'un cailloux: le cloporte cherchera la face fraiche et humide pour survivre: c'est de la météo a maillage ultra fin que notre crustacé a besoin.

 

Ne pas hésiter a me corriger, s'il vous plait, si je déraille encore.

 

Un grand merci.

Modifié 3 avril 2017 par Mistral Gagnant
complement de questions

[Mistral Gagnant]

Bonjour

 

Apres quelques recherche sur le forum j'ai trouvé ceci:

Notamment les explications de Cotissois31 très claires (comme d'hab dirait on   )

 

Bon d'accord, la gracile patineuse souvent évoquée lorsque l'on évoque l'advection de tourbillon se transforme en patatoïde...

 

Mais bon, je commence a comprendre.

 

Merci.