Isohypses et géopotentiel

[Higurashi]

Si j'ai bien compris, la vorticité ( pour faire simple ) c'est le gradient et la courbure des isohypses .

Les VV sont favorisées la ou les isohypses se resserent et défavorisé la ou ils s'éloignent

Mais tout simplement, pourquoi ?

Merci !

[conv3ction]

La vorticité, c'est l'unité qu'on utilise pour juger la rotation d'une parcelle d'air.

J'ai pas compris ce mécanisme d'isohypses resserrés... cela est souvent lié à une circulation très rapide et conséquemment à des vents violents. Mais de la vorticité?

En tout cas, les advections de tourbillon, et les anomalies basses de tropopause (PVU, là aussi de la vorticité) sont liées à des ascendances plus marquées car ces derniers renforcent le caractère divergent du flux d'altitude. Le flux d'altitude va donc réagir au manque d'air et provoquer un "appel d'air" en renforçant les mouvements ascendants.

[Higurashi]

J'ai pas compris ce mécanisme d'isohypses resserrés... cela est souvent lié à une circulation très rapide et conséquemment à des vents violents. Mais de la vorticité?

C'est expliqués dans " manuel de météorologie " : La mesure de la vitesse verticale est réalisée indirectement aux moyens de formules mathématiques complexes : elle est lié soit a la plus ou moins grande courbures géométriques des isohypses de géopotentiel, soit à leur gradient appelé aussi shear . Pour parler simplement, ces grandeurs mathématiques ( courbures géométriques et gradient des isohypses ) prennent le nom de vorticité .

Je voulais savoir en fait pourquoi quand les isohypses se resserrent ou se déserrent sa favorise ou inhibie les VV .

Sinon merci pour ton commentaire

[conv3ction]

J'attends plutôt l'avis d'un expert, je ne comprends pas ce phénomène. De plus, le gradient appelé "shear", "shear" signifie simplement "cisaillement".

Mais c'est plutôt vrai que lorsqu'ils sont resserrés, cela provoque un vent très puissant d'altitude et donc accentue la dynamique synoptique, et, en cas d'orage, accentue le forçage principal.

Mais de là, à parler de vorticité... Je trouve que ce sont deux sujets à part.

[Higurashi]

J'attends plutôt l'avis d'un expert, je ne comprends pas ce phénomène. De plus, le gradient appelé "shear", "shear" signifie simplement "cisaillement".

Mais c'est plutôt vrai que lorsqu'ils sont resserrés, cela provoque un vent très puissant d'altitude et donc accentue la dynamique synoptique, et, en cas d'orage, accentue le forçage principal.

Mais de là, à parler de vorticité... Je trouve que ce sont deux sujets à part.

Je peut que dire ce qu'il y'a marquer dans le manuel ^^

Attendons l'avis de quelqu'un d'autre comme tu dis

[Invité Guest]

Je ne suis pas sûr d'avoir tout compris, mais je pense qu'il font référence à l'équation omega :

http://en.wikipedia.org/wiki/Omega_equation

Omega, un w tout en rondeur, est le symbole grec pour la vélocité verticale, généralement mesuré en unité de pression divisé par une unité de temps : hPa/h ; ou par une vitesse à proprement parler : cm/s à m /s pour les plus violentes ascendances.

Bref, pour ceux chez qui la vue d'une équation ne provoque pas une réaction allergique /emoticons/tongue@2x.png 2x" width="20" height="20"> :

Le terme de gauche, c'est la variation de la vitesse verticale dans la 2D (le del carré indice H, gradient en deux dimensions, sur la longitude et la latitude) et la variation de la vitesse verticale sur la verticale (la dérivée seconde par rapport à p, p la pression, puisqu'en météo on préfère parler en "altitude de pression" qu'en "altitude absolue").

Le terme de droite, c'est la somme :

de l'advection (le del indice H, toujours un gradient en 2D) de tourbillon (le zêta, l'espèce de truc qui ne ressemble à rien) par le vent géostrophique V_g. Ce tourbillon est fonction de la courbure. Plus les isohypses sont courbes, plus le tourbillon sera élevée. À noter, le tourbillon est un "déplacement" fondamentalement différent de la translation. Le tourbillon, la particule d'air se déplace en tournant en rond.

de l'advection thermique, ici exprimé par le laplacien (le del carrée) de l'épaisseur entre deux niveaux de pression (c'est la dérivée partielle du géopotenitel phi par rapport à la pression)toujours en 2D (d'où l'indice H) par le vent géostrophique Vg.

La mesure de la vitesse verticale est réalisée indirectement aux moyens de formules mathématiques complexes : elle est lié soit a la plus ou moins grande courbures géométriques des isohypses de géopotentiel, soit à leur gradient appelé aussi shear . Pour parler simplement, ces grandeurs mathématiques ( courbures géométriques et gradient des isohypses ) prennent le nom de vorticité .

Donc, la vitesse verticale est bien fonction de l'advection de tourbillon (d'ailleurs, par abus apparaît parfois cette règle qui n'est pas toujours exacte, disant que PVA -Positive Vorticity Avection- = Mouvement Ascendant). Cette advection de tourbillon est lié à la courbure du géopotentiel.

Et elle est aussi fonction de l'advection thermique. Mais là j'ai du mal à voir le rapport avec le gradient prénommé shear. Shear, cisaillement, peu évoqué le vent thermique qui est en fait un cisaillement et non un vent. L'advection thermique est bien sûr liée au gradient de géopotentiel. Mais la formulation me laisse perplexe.

[conv3ction]

Cela devient fortement compliqué... en gros, les advections de tourbillons positives sont responsables d'ascendances?

[Cotissois 31]

paix a fait une réponse détaillée, même si j'ai peur que ce soit inabordable pour beaucoup...

Si j'ai bien compris, la vorticité ( pour faire simple ) c'est le gradient et la courbure des isohypses .

Gradient...de vent = cisaillement

Car si tu lâches une particule (fictive) dans l'écoulement avec un cisaillement, alors elle va "tourner" au sens que sa déformation ne sera pas un simple étirement.

Les VV sont favorisées la ou les isohypses se resserent et défavorisé la ou ils s'éloignent

Se ressèrent ? s'éloignent ? par rapport à quelle référence ? En suivant le flux ou remontant le flux ?

[Higurashi]

Déja, merci pour vos réponses

Se ressèrent ? s'éloignent ? par rapport à quelle référence ? En suivant le flux ou remontant le flux ?

Ben, sur une carte qui retrace les isolignes de géopotentiel, certaines isolignes sont plus proches que d'autres . Apprement leurs rapprochement favorise les VV, selon le manuel de météorologie

[Cotissois 31]

Règle n°1 du géostrophisme : vitesse du vent = resserrement des isohypses

Règle n°2 du géstrophisme : (quasiment) pas de divergence (donc pas d'ascendances)

Tu comprends pourquoi il faut étudier les composantes agéostrophiques, et non pas le simple resserrement des isohypses en un point donné (vision eulérienne).

Par contre, si tu suis le flux (vision lagrangienne, soit une particule lâchée dans l'écoulem

ent), alors le changement des isohypses a son importance, d'où ma question précédente.

Ce qui marche le mieux en vision eulérienne (en un point donné) c'est comme décrit paix : l'advection de tourbillon.

C'est très complexe à prouver, mais en résumé ça garantit l'équilibre du thalweg sur la verticale. Sans cet équilibre, le cisaillement de vent qui domine en altitude détruirait la structure du thalweg.

[Higurashi]

Règle n°1 du géostrophisme : vitesse du vent = resserrement des isohypses

Règle n°2 du géstrophisme : (quasiment) pas de divergence (donc pas d'ascendances)

Tu comprends pourquoi il faut étudier les composantes agéostrophiques, et non pas le simple resserrement des isohypses en un point donné (vision eulérienne).

Par contre, si tu suis le flux (vision lagrangienne, soit une particule lâchée dans l'écoulem

ent), alors le changement des isohypses a son importance, d'où ma question précédente.

Ce qui marche le mieux en vision eulérienne (en un point donné) c'est comme décrit paix : l'advection de tourbillon.

C'est très complexe à prouver, mais en résumé ça garantit l'équilibre du thalweg sur la verticale. Sans cet équilibre, le cisaillement de vent qui domine en altitude détruirait la structure du thalweg.

Un peu compliqué tout ça, mais fort intéressant, faut que j’approfondisse tout ces commentaire pour bien comprendre

[Cotissois 31]

Tu peux aussi regarder des vidéos sur youtube montrant la réaction d'un fluide placé sur un plateau tournant. Pour dire que ces affaires de tourbillon, géostrophisme, ne sont pas le seul fait de l'atmosphère, mais simplement d'un fluide en rotation.

Par exemple

On voit bien quand les particules tournent, donc les zones de vorticité, la lenteur des grands thalwegs, l'accélération au niveau de jets, etc.

ou

En violet clair, un traceur des anomalies d'altitude.

En violet foncé, un traceur d'une anomalie de surface.

Regarde la réaction de l'anomalie de surface au passage de l'anomalie d'altitude.

[Higurashi]

Tu peux aussi regarder des vidéos sur youtube montrant la réaction d'un fluide placé sur un plateau tournant. Pour dire que ces affaires de tourbillon, géostrophisme, ne sont pas le seul fait de l'atmosphère, mais simplement d'un fluide en rotation.

Merci, sa va m'aider /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20">

[Higurashi]

Juste une précision, je pourrais juste avoir quelque exemple d'anomalie de surface ?

Merci

[Cotissois 31]

C'est une anomalie chaude de surface (= anomalie positive de vorticité) dans une situation barocline.

Sur la vidéo, les thalwegs forcent d'abord le colorant de surface à se décoller du fond, mais sans que ce soit organisé (pas de couplage), provoquant juste des ascendances et un front de surface (front froid). Mais on voit bien dans le coin en bas à droite (vers 0:57) que le colorant de surface finit par accélérer en phase avec le thalweg, correspondant à l'installation d'une zone barocline. A ce moment, on peut penser qu'il y a une anomalie de surface, peut-être la tâche violet foncé qui se déplace avec le thalweg. Mais la cyclogénèse ne prend pas (pas facile dans une cuve comme çà hein) et le thalweg finit par lâcher le colorant de surface qui se retrouve "abandonné" vers l'extérieur.

[Higurashi]

C'est une anomalie chaude de surface (= anomalie positive de vorticité) dans une situation barocline.

Sur la vidéo, les thalwegs forcent d'abord le colorant de surface à se décoller du fond, mais sans que ce soit organisé (pas de couplage), provoquant juste des ascendances et un front de surface (front froid). Mais on voit bien dans le coin en bas à droite (vers 0:57) que le colorant de surface finit par accélérer en phase avec le thalweg, correspondant à une tentative de cyclogénèse. A ce moment, il y a une anomalie de surface, c'est la tâche violet foncé qui se déplace avec le thalweg. Mais la cyclogénèse ne prend pas (pas facile dans une cuve comme çà hein) et le thalweg finit par lâcher le colorant de surface qui se retrouve "abandonné" vers l'extérieur.

Merci pour ces explications

Et si j'ai bien compris en gros, ce qui tourne dans le sens horaire c'est une vorticité négative, et dans le sens anti-horaire, une vorticité positive ?

[conv3ction]

Merci pour ces explications

Et si j'ai bien compris en gros, ce qui tourne dans le sens horaire c'est une vorticité négative, et dans le sens anti-horaire, une vorticité positive ?

Exact! Je suis plus sceptique pour la vorticité négative, les anticyclones s'accompagnent souvent de tourbillon très faible à l'étage moyen.

Au passage, à Cotissois 31 : j'observe tes réponses depuis un bon bout de temps... t'as beaucoup de connaissances! Tes réponses sont bien développées et détaillées. Bonne continuation, je me demande comment t'en es arrivé là!

[Higurashi]

Exact! Je suis plus sceptique pour la vorticité négative, les anticyclones s'accompagnent souvent de tourbillon très faible à l'étage moyen.

Au passage, à Cotissois 31 : j'observe tes réponses depuis un bon bout de temps... t'as beaucoup de connaissances! Tes réponses sont bien développées et détaillées. Bonne continuation, je me demande comment t'en es arrivé là!

Au passage comment je peut me faire une idée simple du tourbillon absolue ? Merci

Et Cotissois 31 j'avais vu que dans un des forums il travaillait en quelque sorte pour MF

[conv3ction]

Au passage comment je peut me faire une idée simple du tourbillon absolue ? Merci

Et Cotissois 31 j'avais vu que dans un des forums il travaillait en quelque sorte pour MF

Oui, j'ai pas vraiment compris cette notion de tourbillon absolu. Parce que, si on disait que c'est une parcelle d'air rotative, cela revient à la vorticité. Je pense que c'est ça, et ce n'est pas lié aux cisaillements donc aux orages rotatifs et aux phénomènes tourbillonnaires. En tout cas, ça renforce la caractère divergent du flux (si ça tourne, ça devrait converger non...?), donc renforce les ascendances.Vraiment un mécanisme compliqué, la vorticité!

[Higurashi]

Vraiment un mécanisme compliqué, la vorticité!

Ca c'est bien vrai

En tout cas tourbillon ça veut déja dire quelque chose qui tourne, et j'avais entendu dire que tourbillon absolue ça détermine la violence d'un phénomène . C'est tout ce que je sais à ce sujet ^^

[Cotissois 31]

Au passage comment je peut me faire une idée simple du tourbillon absolue ? Merci

Et Cotissois 31 j'avais vu que dans un des forums il travaillait en quelque sorte pour MF

Tourbillon = vorticité

Sinon cf ma signature. Je connais un peu MF mais sans y être /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20">

[Higurashi]

Tourbillon = vorticité

Sinon cf ma signature. Je connais un peu MF mais sans y être /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20">

Ok /emoticons/happy@2x.png 2x" width="20" height="20">

[Invité Guest]

Le tourbillon absolue, c’est le tourbillon en prenant en compte la rotation de la Terre, avec le paramètre de Coriolis. Le tourbillon relatif, c'est sans le paramètre de Coriolis, donc sans prendre en compte la rotation de la Terre.

[Higurashi]

Le tourbillon absolue, c’est le tourbillon en prenant en compte la rotation de la Terre, avec le paramètre de Coriolis. Le tourbillon relatif, c'est sans le paramètre de Coriolis, donc sans prendre en compte la rotation de la Terre.

Ah merci !

Voila, je comprend mieux comment faire la différence entre les 2

[M. Gagnard]

Je n'ai pas tout lu, juste les premièrs messages.

En mécanique des fluides, contrairement à celle des solides indéformables, il ne faut pas prendre le terme "rotationnel" ou 'tourbillon" comme une zone de fluide qui tourne "en bloc" comme un manège, le concept est plus large que ça.

Très rapidement et simplement :

Une particule A possède un vecteur vitesse Va

Une particule B, distincte de A sinon elle aurait le même nom, possède un vecteur vitesse Vb ; disons (mais ce n'est pas indispensable) que Vb est parallèle à Va.

Si la norme de Va est différente de celle de Vb alors le rotationnel de vitesse est non nul au voisinage de A (et de B ).

On dit aussi qu'il y a du cisaillement au voisinage de A (et de B ).

Exemple :

Un tuyau solide rectiligne, de l'eau qui circule dans ce tuyau, le nb de Reynolds est suffisamment faible pour qu'il n'y ait pas de turbulence (on dit que l'écoulement est laminaire). Alors la trajectoire vis-à-vis du tuyau, de chacune des particules est une portion de droite parallèle au tuyau ET POURTANT, si le fluide est considéré visqueux, il y a du rotationnel en tout point du tube (sauf sur son axe).

En effet, puisque le fluide est visqueux, la vitesse vis-à-vis du tuyau des particules en contact avec celui-ci est nulle (on appelle ça "la condition d'adhérence aux parois") ; en revanche, la vitesse de la particule voisine qui n'est pas en contact avec le tuyau n'est pas nulle ; donc, d'après ce que raconté avant, il y a du rotationnel au voisinage de ces points là.

NB : avec l'hypothèse (simpliste) de fluide parfait, il pourrait ne pas il y avoir de rota dans le tuyau car le fluide pourrait se déplacer "en bloc".

Si cette réponse a déjà été apportée ou si elle est HS, merci de supprimer ce message.