Ventdautan

Les "heat bursts"

21 posts in this topic

A priori, il y a eu à nouveau des magnifiques cas de heat bursts cette nuit, par exemple à Troyes ==>

932077Capture.png

Les effets des heat bursts sur la température sont parfois impressionnant. Je vais reprendre les explications que j'avais donné sur un autre topic il y a quelque mois avec un peu de thermodynamique. Cela permet de comprendre pourquoi on observe les effets des heat bursts uniquement (ou presque) pendant la nuit et souvent pendant des périodes très chaudes.

Les conditions en ce moment sont très favorable pour avoir la formation de ces heat bursts.

- profil très chaud et sec

- inversion nocturne au pied du profil

- instabilité en atmosphère libre en moyenne troposphère

Avec les averses orageuses qui circulent à l'est de Paris cette nuit, cela provoque des beaux cas de heat bursts.

Le mécanisme (expliqué rapidement) est le suivant :

- évaporation des RR (les particules suivent une adiabatique saturée)

- après évaporation complète, les particules suivent une adiabatique sèche (et comme la masse d'air est très chaude, elle reste en flottabilité négative)

- si les particules ont une vitesse suffisante, elles traversent l'inversion et atteint le sol.

Maintenant, détaillons avec la thermodynamique le phénomène.

J'ai fait 2 profils théoriques (merci à paint thumbup.gif ) dans le reste d'un cumulonimbus (orage en fin de vie). Le premier au milieu de l'après midi (pas d'inversion en basse couche) et le deuxième pendant la nuit (présence d'une forte inversion en basse couche). Je suppose un sol situé à 1000 hpa. La courbe rouge est la courbe d'état, la courbe bleue est la courbe du thermomètre mouillé et la courbe cyan est la courbe des Td.

Prenons le cas du milieu de l'après midi.

203091heatburst1.png

J'ai supposé un profil adiabatique dans la couche limite (entre 1000 hpa et 850 hpa) avec une T2m à 35°C et une T850 à 20°C. Le profil dans la couche limite est cependant très sec avec une Tdsol de 0°C et une Td850 à 6.5°C (je suis d'accord, j'aurais du faire un profil quasi homogène en q (humidité spécifique) donc en r (rapport de mélange) vu que l'on est dans la couche limite mais passons sur cette approximation happy.png). J'ai adapté la courbe bleue à ces valeurs là. J'ai supposé que l'orage est advecté par le vent moyen à 500 hpa (il s'est déclenché d'une zone plus humide où l'air était bien plus humide).

Dans la zone saturée où les 3 courbes se rejoignent, de 600hpa à 250 hpa (reste du cumulonimbus), je n'ai pas suivi la courbe pseudo-adiabatique car j'ai supposé qu'il y a eu un peu de mélange avec l'air plus sec environnant (phénomène d'entrainement et détrainement) donc le réchauffement par libération de chaleur latente est moins fort.

J'ai mis en violet le chemin suivi par les particules générant le heat burst.

Dans la zone non saturée, les précipitations s'évaporent entre 600 hpa et 850 hpa. En haut de cette couche (entre 600 hpa et 750 hpa), le refroidissement généré par l'évaporation des précipitations atténue fortement le réchauffement induit par la subsidence, c'est pour cela que je fais suivre les particules suivant la pseudo adiabatique (grosse approximation shuriken.gif , je suppose donc que ces particules restent saturées, j'aurais du moins les faire suivre cette pseudo adiabatique mais passons). On va dire que j'ai forcé le trait. Dans la partie basse de cette couche (entre 750 hpa et 850 hpa), il y a moins d'évaporation (car moins de précipitations car une grande partie des précipitations s'est évaporée dans la couche au dessus) donc le réchauffement induit par la subsidence devient de plus en plus fort jusqu'à suivre l'adiabatique sèche à 850 hpa.

En dessous de 850 hpa, il n'y a plus de précipitations à évaporer, les particules continuent de descendre suivant l'adiabatique sèche. Seulement, lorsque ces particules arrivent au sol, on remarque finalement qu'on perd 5°C par rapport à la T de départ. C'est le courant de densité. Voilà pourquoi on n'observe jamais de heat bursts (ou presque) en journée.

Prenons maintenant le cas pendant la nuit.

175389heatburst2.png

J'ai supposé une grosse inversion (certes exagérée) entre 920 hpa et 1000 hpa (couche limite nocturne). Il ne fait plus que 20°C en surface (dû à un fort refroidissement radiatif). Pour les particules issues du reste de l'orage, il se produit le même phénomène que dans le cas durant la journée et là miracle shifty.gif, on observe un réchauffement de 10°C en surface. On passe donc de 20°C à 30°C en peu de temps (dès que les particules issues du reste de l'orage arrivent à la surface). Ça, c'est du bon heat bursttongue_smilie.gif. On comprend désormais pourquoi on les observent la nuit (il y a besoin d'une inversion de T marquée en basse couche, donc on peut les voir aussi la journée si l'inversion en basse couche est assez marquée (ce qui est rare cependant)).

Edited by Ventdautan
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Très intéressant ce post, félicitation pour l'explication ! :)

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Même si j'ai parfois été obligé de relire plusieurs fois certains passages, bravo pour cet exposé.

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Un grand merci à Ventdautan pour nous faire partager son savoir dans un but pédagogique, un post que je garde dans mes fiches ! flowers.gif

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Tu as bien fait Ventdautan de profiter de cet épisode pour republier ton excellent post - cela lui donne la visibilité qu'il mérite en effet (il était un peu perdu dans le topic d'origine: http://forums.infoclimat.fr/topic/85678-record-de-chaleur-europe/page-3 )

J'en profite également pour archiver les relevés 10 min de la StatIC Infoclimat de Brassy, presque aussi remarquables!

post-1052-0-26764700-1437119413_thumb.pn

http://www.infoclimat.fr/observations-meteo/archives/17/juillet/2015/brassy/000R1.html

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Merci Ventdautan, cela évitera la confusion avec le terme "foehn", c'est ce que je croyais avant ton sujet. wink.png

Edited by fonkytiempo

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Autant ramener également ici cet excellent post de JBR:

Le record mondial de chaleur (+57,7°C ou 135,9°F) enregistré le 13/09/1922 à Al-Aziziyah (Libye) a été souvent sujet à polémique au sein de la communauté scientifique. Certains (dont je partage les réserves) ont contesté les conditions d’observation de ce record, à savoir : le type d’abri utilisé, le fort vent de sable (sirocco) qui faisait entrer ce jour-là le sable brûlant dans l’abri météo (faussant ainsi la température), des écarts de température trop importants constatés ce jour-là avec les stations les plus proches, et la situation géographique de la station (station située seulement à 32 km au sud de Tripoli, près des côtes).

On peut signaler que d’autres stations à travers le monde ont enregistré (non officiellement) des températures tout aussi élevées (et tout aussi suspectes en ce qui concerne les conditions d’observation !) : San Luis au Mexique (+57,8°C le 11/08/1933), Delta au Mexique (+60,0°C), Tindouf en Algérie (+57,2°C) ou encore Al-Amarah en Irak (+57,2°C en juillet 1989).

Par ailleurs, des hausses spectaculaires de température se sont déjà produites sur un laps de temps très court, pour atteindre des valeurs incroyables et insoupçonnées, au cours de phénomènes appelés « heat bursts » ou « heat flashes ». Ces phénomènes, qui ont été étudiés notamment par Ben Bernstein et Richard Johnson (Colorado State University) à travers les Grandes Plaines américaines, se traduisent par une hausse brutale de la température (une véritable « explosion ») sur quelques minutes seulement, à proximité immédiate d’un orage en fin de vie et généralement après le coucher du soleil. Comme on peut l’observer sur l’illustration ci-dessous, cette hausse de température est due à une puissante subsidence de l’air au cœur d’un orage dont la fin de vie est imminente (« écroulement » du cumulonimbus sur lui-même : compression de l’air => assèchement et réchauffement spectaculaires, forte divergence au sol).
Les 2 chercheurs ont expliqué ce phénomène dans la revue Monthly Weather Review (février 1994) :
« The heat burst, near the remnants of a thunderstorm cluster, is a downburst of air from the thunderstorm displacing a shallow pool of cool air hugging the ground. The phenomenon is akin to what would happen if one blew strongly down onto a shallow puddle of water; the puff from your lungs temporarily clears water from a spot on the surface. »

burst2.jpg

Quelques « heat bursts » remarquables, bien documentés et vérifiés :
- à Cherokee (États-Unis, Oklahoma), la température a atteint 136°F (+57,8°C) le 11/07/1909 à 3h du matin ;
- à Gage (États-Unis, Oklahoma) le 07/07/1993, la température est passée de 85°F (+29,4°C) à 102°F (+38,9°C) entre 21h54 et minuit ;
- à Ninnekah (États-Unis, Oklahoma) dans la nuit du 21 au 22/05/1996, la température est passée de 80°F (+26,7°C) à 105°F (+40,6°C) entre 23h et 3h ;
- la température est passée de 70°F (+21,1°C) à 140°F (+60°C) le 15/06/1960 (juste après minuit) sur les rives NW du Lac Whitney, au NW de Waco (États-Unis, Texas), où les plantations de coton ont été littéralement carbonisées ;
- Gretna (Canada, Manitoba) a enregistré 2 « heat bursts » dans la nuit du 20 au 21/07/1960 : la température est passée de 80°F (+26,7°C) à 96°F (+35,6°C) en 15 minutes entre 0h25 et 0h40, puis est redescendue avant de s’élever une seconde fois à 97°F (+36,1°C) pendant 15 minutes entre 2h00 et 2h15 ;
- à Pierre (États-Unis, Dakota du Sud) le 20/06/1989, la température est passée de 85°F (+29,4°C) à 104°F (+40°C) entre 1h et 3h du matin ;
- à Great Falls (États-Unis, Montana) le 09/09/1994, la température est passée de 67°F (+19,4°C) à 93°F (+33,9°C) en 15 minutes (entre 5h02 et 5h17), puis est redescendue brutalement à 68°F (+20°C) à 5h40 ;
- autre événement (dont je ne connais pas la date exacte) : à Kimberley (Afrique du Sud), la température est passée brutalement de 67°F (+19,4°C) à 110°F (+43,3°C) en 5 minutes (entre 21h00 et 21h05) lors du passage d’une ligne de grain : on suppose que la température est montée encore plus haut car le temps de réponse du thermomètre utilisé n’était pas assez rapide.

D’autres « heat bursts » exceptionnels : informations non vérifiées et relatées par la presse :
+86,7°C (188°F) en juin 1967 à Abadan (Iran) : les rapports de presse de l’époque ont signalé que des dizaines de personnes sont décédées et que l’asphalte des routes s’est littéralement liquéfié ;
+70°C (158°F) le 06/07/1949 près de Lisbonne (Portugal), la température étant passée de +37,8°C (100°F) à +70°C (158°F) en 2 minutes ;
+66,7°C (152°F) le 10/07/1977 à Antalya (Turquie).

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L' observatoire Keraunos le cite : www.keraunos.org/actualites/fil-infos/2015/juillet/heat-burst-troyes-nevers-saint-dizier-orages-17-juillet-2015.html

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Merci beaucoup pour ces explications très détaillées, j'ai également eu besoin de plusieurs lectures pour tenter de comprendre!^^ :)

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Hé bien ça fait un petit buzz dis donc. Un journaliste du Bien Public nous a appelé ce matin pour avoir plus de précisions sur ce phénomène ^^

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Pourquoi ne pas mettre ce genre de post flowers.gif (et bien d'autres) dans la rubrique "pédagogie" ?

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Très intéressant ce post même si moi aussi j'ai eu besoin de plusieurs lectures tongue.png

J'en aurais bien fais mon TIPE si je n'avais pas déja choisi mon sujet =/

Et par rapport au poste de JBR (tout aussi intéressant d'ailleurs) les 86.7°c bien que non vérifiés sont réellement impressionnants ohmy.png

De même pour le heat burst du 15/06/1960 sur les rives NW du Lac Whitney avec une augmentation de presque 40°c, hallucinant !

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Félicitation pour ton excellent post Ventdautant wink.png

Alexb le 86.7°C de Juin 1967 Iran n'est rien qu'une fantaisie car sachant que le climat de l'Iran est quand même bien sec alors étant donnée que le gradient adiabatique sec représente une baisse de la température de prés de 1°C tous les 100m tous en sachant que la température a 850hpa en Juin 1967 en Iran était souvent comprise entre 24°C/26°C alors il y a de grande probabilité pour que la température au sol dépasse les 40°C, après bien sur il y a pleins d'autre facteur a prendre en compte comme la topographie du terrain par exemple, les parcelles d'air accéléré vers le bas sont bien sur plus chaude que l'air environnant mais pas au point non plus d'atteindre des valeurs supérieur a 80°C non plus thumbdown.gif

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Merci pour les commentaires.

Pour la question de mettre le sujet sur la rubrique pédagogique, je ne sais pas où se situe le topic dédié, c'est pour cela que je l'ai mis dans ce topic.

Pour les cas extrêmes, j'avoue que je n'y crois pas (comme Wilfried63), physiquement parlant. Pourquoi? Le principe du heat burst vient du fait tout d'abord que l'air, sous le nuage, se refroidit du fait de l'évaporation des précipitations, ce qui permet aux particules d'acquérir une flottabilité négative (air plus froid que l'environnement) et donc d'avoir une vitesse dirigée vers le bas (principe des downdrafts). Comme je l'ai expliqué plus haut, il est nécessaire d'avoir une inversion de température près de la surface pour que le phénomène de heat burst apparait. Partant de ce principe, le réchauffement induit peut difficilement dépasser les +15°C, à moins d'avoir des inversions énormes en basses couches.

Sinon, les caractéristiques des heat bursts sont :

- Hausse de la T

- Chute de la Td

- Rafale de vent

- Chute de la pression

On a eu aussi le cas d'un petit heat burst hier soir à Toulouse-Blagnac :

-Une hausse de la T d'au moins 2.7°C

- une chute de la Td d'au moins 9.6°C en 30 min

- une chute de la pression de plus de 1hPa

Pour la T (courbe rouge) et la Td (courbe verte)

227262heat1.png

Pour la Pmer

253806heat2.png

Edited by Ventdautan

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+ 70°C (158°F) le 06/07/1949 près de Lisbonne (Portugal), la température étant passée de +37,8°C (100°F) à +70°C (158°F) en 2 minutes ;

Cà paraît improbable aussi non?

Edit : pas vu le post de Vent d'Autan qui répond à la question

Edited by vince13

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Bonjour,

apparemment ce phénomène s'est produit également ici le 16 juillet entre 22h00 et 23h00 (1 seul relevé automatique par heure):

ugye.jpg

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Bonjour,
Ça date de bien plus longtemps, mais je pense que ça devait en être un aussi le 28 juin 2005 à Poitiers ? Ce qui m'intrigue, c'est que ce jour là, ça avait duré plusieurs heures...

http://www.infoclimat.fr/observations-meteo/archives/28/juin/2005/poitiers-biard/07335.html

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Les relevés de ma static situé dans le nord de l'yonne, pas très loin du secteur de troyes. Le phénomène est faible mais présent.

150718063337355172.jpg

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