instabilité barocline

[foko]

Bonjour à tous!

Je suis étudiant en climatologie, et la notion d'instabilité barocline m'est fort floue...

J'ai noté au cours que lorsqu'une instabilité se développe à nos latitude, elle s'amplifie sous l'effet d'un jeu de réponse entre:

- anomalie de P

- anomalie de T

- anomalie du flux vertical

Pas trop compris pourquoi...

Aussi, le fait que l'air froid soit poussé vers le sud et l'air chaud vers le nord modifie la structure thermique des masses d'air.

En quoi ça crée un gradient de vorticité? Pourquoi ça crée une subsidence dans l'anticyclone et une ascendance dans la dépression?

Merci beaucoup de m'éclairer sur le sujet!

[Gombervaux]

Je te conseille la lecture de cet ouvrage.

Normalement il se trouve dans les bonnes bibliothèques universitaires...

[Cotissois 31]

Bonjour à tous!

Je suis étudiant en climatologie, et la notion d'instabilité barocline m'est fort floue...

J'ai noté au cours que lorsqu'une instabilité se développe à nos latitude, elle s'amplifie sous l'effet d'un jeu de réponse entre:

- anomalie de P

- anomalie de T

- anomalie du flux vertical

Comme l'air s'adapte dès que possible au géostrophisme et à l'hydrostatique, une anomalie de température est forcément une anomalie de pression et une anomalie de vent. On ne parle pas d'anomalie de flux vertical car un flux vertical signe forcément une anomalie.

Une anomalie (une seule) qui se propage dans une zone barocline (donc cisaillement de vents) oblige une circulation verticale pour respecter l'hydrostatique et le géostrophisme.

L'instabilité barocline apparaît lorsqu'une anomalie d'altitude arrive derrière une anomalie de surface : les circulations verticales respectives se rejoignent et forment une unique circulation verticale plus puissante. En surface, une dépression se creuse, signant la cyclogénèse.

Sinon le livre de Malardel est en effet une référence, et raconte à peu près la même chose, en bien plus détaillé.

[Gombervaux]

Comme l'air s'adapte dès que possible au géostrophisme et à l'hydrostatique, une anomalie de température est forcément une anomalie de pression et une anomalie de vent. On ne parle pas d'anomalie de flux vertical car un flux vertical signe forcément une anomalie.

Une anomalie (une seule) qui se propage dans une zone barocline (donc cisaillement de vents) oblige une circulation verticale pour respecter l'hydrostatique et le géostrophisme.

L'instabilité barocline apparaît lorsqu'une anomalie d'altitude arrive derrière une anomalie de surface : les circulations verticales respectives se rejoignent et forment une unique circulation verticale plus puissante. En surface, une dépression se creuse, signant la cyclogénèse.

Sinon le livre de Malardel est en effet une référence, et raconte à peu près la même chose, en bien plus détaillé.

Je ne pense pas qu'on puisse dire les choses comme ça.

sinon c'est quoi une anomalie de pression?(objet de la question), sinon la situation normale (y'en a absolument partout, des anomalies de pression)

C'est quoi des anomalies de vent (même chose).

ensuite les circulations verticales respectives (je doute de leur existence)

et je préciserai : la cyclogénèse concerne toute la couche atmosphérique, pas que la surface...

[rcnm]

je vais essayer de répondre à tes questions en décrivant la cyclogénèse.

Déjà il faut que tu ais en tête la notion d'équilibre du vent thermique, de forçages géostrophiques, et de tourbillon (étirement, tassement) pour comprendre.

je n'écris pas les formules car trop de lettre grecques et de dérivées partielles à écrire /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20">

Déjà première condition indispensable une zone barocline et son JET. Tu ais du gradient horizontal de téta avec du froid au nord et du chaud au sud.Maintenant dans ta zone barocline imagine que tu as une anomalie cyclonique de basse couche( c'est une anomalie chaude) . Autour de cette anomalie le vent tourne dans le sens anti-horaire ce qui fait qu'à l'ouest de l'anomalie le vent géostrophique advecte de l'air froid et à l'est de l'air chaud. Ces advections géostrophiques constituent ton forçage géostrophique (vecteur Q) et sont associées à la "circulation primaire" c'est à dire l'hydrostatisme et le géostrophisme. Or ces modifications du gradient horizontal ( en latitude) écarte la circulation de grande d'échelle de l'équilibre du vent thermique. En effet les composantes du vecteurs Q ont une tendance opposée dans l'équation d'évolution des 2 membres de l'équilibre du vent thermique: quand le gradient zonal de téta augmente,le cisaillement vertical de vent méridien diminue ce qui est contraire à l'équilibre du vent thermique ( en gros gradient zonal téta= cisaillement vertical de vent méridien pour respecter l'équilibre du vent thermique).

Ainsi paradoxalement les advections géostrophiques perturbe le géostrophisme et l'atmosphère réagit en mettant en place une circulation secondaire constituée par le vent agéostrophique et des vitesses verticales. Subsidence à l'arrière de l'anomalie cyclonique pour réchauffer et contrer l'advection froide à l'ouest de l'anomalie cyclonique de basse couche et ascendances à l'avant pour refroidir et contrer l'advection chaude à l'est de l'anomalie de basse couche. Le vent agéostrophique lui alimente les ascendances (convergence)

Ensuite cette anomalie cyclonique de basse couche s'accentue par étirement du tourbillon par les ascendances d'une anomalie froide d'altitude ( anomalie basse de tropo avec comme l'anomalie chaude de basse couche ascendance à l'avant et subsidence à l'arrière) se trouve en Amont (ouest) . Creusement de l'anomalie de basse couche également possible sans anomalie de tropo mais avec un rapide de JET ( entrée droite/sortie gauche c'est ce qui c'est passé en décembre 1999). De même la subsidence à l'arrière de l'anomalie de basse couche étire et donc accentue l'anomalie d'altitude: c'est une rétroaction positive que seul les frottements tempèrent.Bref tu dois impérativement avoir une interaction anomalie d'altitude/anomalie de basse couche pour avoir ton creusement . C'est se qu'on appel l'interaction barocline.

Par contre quand l'anomalie d'altitude portée par le JET dépasse l'anomalie de Basse couche, ( elle se trouve à présent en aval (Est)) on a le phénomène inverse le tourbillon des 2 anomalies diminue par tassement mutuel ( l'ascendance de l'anomalie de BC tasse le tourbillon d'altitude et la subsidence de l'anomalie d'altitude écrase le tourbillon de basse couche: rétroaction négative). C'est ce qu'on appel la mort barocline.

Voilà pas facile de tout expliquer sans schémas et sans formules

[Gombervaux]

Déjà première condition indispensable une zone barocline et son JET. Tu ais du gradient horizontal de téta avec du froid au nord et du chaud au sud.

OKaprès, ça va plus

Maintenant dans ta zone barocline imagine que tu as une anomalie cyclonique de basse couche( c'est une anomalie chaude)

Ca ça s'appelle une zone dépressionnaire, qui vient d'être créée par inter-action barocline... et pas une anomalie chaude... je développe pas la suite, vu que c'est mal parti...

[Cotissois 31]

C'est une hypothèse quand même souvent utilisée :

En atmosphère avec tourbillon potentiel uniforme (atmosphère adiabatique et isolée de la stratosphère), une anomalie chaude est une anomalie de tourbillon. On peut très bien imaginer une anomalie chaude présente avant l'interaction barocline principale. C'est bien la notion de "précurseur" non ?

[rcnm]

C'est une hypothèse quand même souvent utilisée :

En atmosphère avec tourbillon potentiel uniforme (atmosphère adiabatique et isolée de la stratosphère), une anomalie chaude est une anomalie de tourbillon. On peut très bien imaginer une anomalie chaude présente avant l'interaction barocline principale. C'est bien la notion de "précurseur" non ?

Oui je voulais dire que la cyclogénèse résulte de l'intéraction entre précurseur de basse couche (anomalie chaude et donc du tourbillon cyclonique pour le moment pas encore de zone dépressionnaire) et précurseur d'altitude ( anomalie de tropo ou rapide de jet). D'ailleurs on parle aussi de tourbillon cyclonique à la tropo et c'est pas pour autant qu'il y a une zone dépressionnaire.En effet une anomalie d'altitude et donc du tourbillon cyclonique suffisamment vaste peut par étirement créer lui même l'anomalie de basse couche puis par intéraction initier la cyclogénèse. bref quand je dis cyclonisme c'est du tourbillon positif précurseur de la cyclogénèse et pas encore de creusement dépressionnaire.

[Cotissois 31]

Je crois qu'on joue sur les mots.

Une dépression "visible" c'est quand les isobares forment nettement une structure circulaire. Le mécanisme qui aboutit à la dépression c'est la cyclogénèse.

Avant cela, les précurseurs sont forcément des dépressions, mais on les considère surtout comme des anomalies de tourbillon et de température parce que la signature en pression des précurseurs est trop faible.

[rcnm]

Je crois qu'on joue sur les mots.

Une dépression "visible" c'est quand les isobares forment nettement une structure circulaire. Le mécanisme qui aboutit à la dépression c'est la cyclogénèse.

Avant cela, les précurseurs sont forcément des dépressions, mais on les considère surtout comme des anomalies de tourbillon et de température parce que la signature en pression des précurseurs est trop faible.

+1

[Gombervaux]

Je crois qu'on joue sur les mots.

C'est ça.Mais faut pas retomber dans la méthode Norvégienne qui fait prendre les vessies pour des lanternes, avec le plus bel exemple, puisqu'on y est sur la def du vent : des hautes pressions vers les basses, puis non, c'est pas ça ou presque, mais pas.

Quand on parle d'anomalie chaude, c'est de la température (quelle qu'elle soit: potentielle ou pas) c'est pas du cyclonisme, c'est pas du tourbillon.

Ensuite t'a pas besoin d'imaginer quoi que ce soit dans ta zone barocline: c'est elle même un précurseur. L'autre c'est ton anomalie de tropo et son jet qui arrive. Quand les 2 précurseurs sont à la distance critique (la zone barocline et l'anomalie de tropo), alors, il y a inter-action entre les deux, et développement de ta cyclogénèse sur la zone barocline par soulèvement de l'air .

C'est pas plus compliqué. Comment tu veux définir ta zone de cyclogénèse qui garde tous ses paramètres baroclines, mais qu'on va repérer à son tourbillon absolu et sa baisse de pression.

Y'a pas besoin de dépression préexistante: au sol la seule préexistance, c'est la possibilité des parcelles de s'envoyer en l'air, donc d'être en zone barocline...

[Cotissois 31]

Quand on parle d'anomalie chaude, c'est de la température (quelle qu'elle soit: potentielle ou pas) c'est pas du cyclonisme, c'est pas du tourbillon.

Oui mais dans des hypothèses classiques, on associe les deux non ?

Ensuite t'a pas besoin d'imaginer quoi que ce soit dans ta zone barocline: c'est elle même un précurseur.

C'est la première fois que j'entends cette association zone barocline - "précurseur" (?)

Y'a pas besoin de dépression préexistante: au sol la seule préexistance, c'est la possibilité des parcelles de s'envoyer en l'air, donc d'être en zone barocline...

Si on oublie le mot "dépression", il y a bien besoin d'une anomalie de tourbillon préexistante pour le schéma classique d'une interaction barocline, non ?

[Gombervaux]

1 Oui mais dans des hypothèses classiques, on associe les deux non ?

2 C'est la première fois que j'entends cette association zone barocline - "précurseur" (?)

3 Si on oublie le mot "dépression", il y a bien besoin d'une anomalie de tourbillon préexistante pour le schéma classique d'une interaction barocline, non ?

1 On associe ce qu'on veut. Mais quand on dit chaud , c'est chaud. Et si on y associe autre chose pour ensuite ne parler que de cette autre chose , c'est qu'on veut brouiller les clés.Alors, chaud, c'est que de la température (potentielle ou autre)

3 Les choses étant quand même liées les unes aux autres , c'est pas entièrement faux, ce que tu dis, mais ça reste un cas particulier.

Faut raisonner en terme de stabilité : l'anomalie de tourbillon , elle est où? pas dans ton anomalie chaude, puisque par définition elle sera barotrope en partie. Ce ne peut être que les zones baroclines de ton anomalies qui seront le siège de l'inter-action (si elle a lieu). Et cela au sol, et c'est un des précurseurs (2).

Dans le cas classique du creusement dépressionnaire atlantique, on a une zone barotrope froide au nord, une zone barotrope chaude au sud, et entre les deux une zone barocline (objet du post). C'est pas forcément une anomalie puisque c'est naturellement comme ça que c'est organisé. (d'aucun auraient appelé ça "front polaire")

L'arrivée d'une baisse de tropo au-dessus de ce front (pseudo-rectiligne) barocline va bien évidemment déclancher l'inter-action avec soulèvement..., cyclonisme..., déformation du front ... comme on le voit dans la théorie norvégienne...

Pou résumer : l'équilibre est instable sur la zone barocline, c'est donc un des deux précurseurs.

La baisse de la tropo à proximité va confirmer le gradient nul de théta sur toute la colonne (même théta proche du sol et à la tropo), c'est donc le deuxième précurseur.

Les déclancheurs sont : au sol les mêmes que les cunimbs, en altidude, les divergences et convergences de jet (rapides de jet)

[calou34]

J’ignore si foko y plus voit clair.

Je lui conseillerais de commencer par étudier un des 1ers modèles simplifiés d’instabilité barocline comme celui d’Eady.

Sur la base d’équations filtrées (on élimine les ondes à propagation rapide type ondes d’inertie-gravité) très proche du cadre quasi géostrophique, et en faisant l’hypothèse du f-plan (béta=0) en posant comme condition à la limite supérieure que la tropopause est une surface rigide.

On perturbe l’état initial de cet écoulement parallèle stationnaire de base pour mettre en évidence le développement de perturbations aux vitesses de phase et longueurs d’ondes proches des ordres de grandeurs observés aux latitudes moyennes.

C’est la méthode des modes normaux en tant que modèle simplifié d'instabilité barocline.

Après, cette théorie purement "barocline" trouve ses limites puisque les instabilités barotropes sont écartées de l’écoulement qui varie linéairement uniquement en coordonnée verticale.

[CP3]

Merci Rcnm pour ces explications .