Soulèvement orographique

[Guillaume_67370]

Bonjour,

Je cherche à comprendre un peu mieux à comprendre ce terme.

Je vois dans Wikipedia la chose suivante que je ne comprends pas (en rouge) : Cependant, la couche d'air au-dessus de la première est plus chaude que l'air soulevé, en cas de masse d'air stable

, et constitue un blocage au mouvement vertical le long de la pente. Ceci limite l'altitude que l'air de surface peut atteindre sur la pente de l'obstacle.

Merci

[degolarson]

Bonjour

Tu peux donner l'adresse de l'article ? Pour voir le contexte de la phrase

[coco17170]

Bonjour,

C'est dans cette article: http://fr.wikipedia.org/wiki/Soul%C3%A8vement_orographique

Dans air instable.

Cordialement

Corentin PERROT

[Kuban]

Bonjour,

La phrase que tu cites est dans le cas d'une masse d'air stable, donc avec de l'air plus chaud au-dessus de ta particule (pour simplifier).

Masse d'air stable implique subsidence donc opposition aux mouvements verticaux vers le haut. Donc le mouvement vertical de la particule en dessous à laquelle on applique un forçage vers le haut (le forçage orographique) est contratrié voire stoppé.

[degolarson]

Bonjour

Je ne trouve pas très clair de poser que l'air au niveau au dessus est plus chaud que l'air soulevé. Je crois qu'il faudrait dire que l'air soulevé se refroidissant (selon le gradient sec ou saturé, selon) il devient plus froid que la couche au dessus. Ca me semble plus logique, car la temp de l'air au dessus ne change pas

Ensuite effectivement si sa vitesse initiale n'est pas suffisante l'air reste bloqué et il peut y avoir jet de basse couche si le gradient de pression le long de l'obstacle est important.

Dire que air stable = subsidence, bof je préfère dire opposition au mouvement..

Mais chacun a sa logique, le tout est d'arriver à se comprendre..

[mm91]

Ce n'est effectivement pas très bien dit, et prête un peu à confusion.

Dans cette phrase:

L'air soulevé c'est l'air qui monte à cause de la pente.

Dans un air stable, en fonction de l'altitude, l'air devient plus chaud par rapport à un air instable (dans l'absolu il devient quand même plus froid, sauf en cas d'inversion).

Par définition c'est la pente de décroissance de la température qui détermine si un air est stable ou instable (en gros supérieur ou inférieur à 0.65°C / 100m)

Dans un air instable une bulle d'air chaud qui monte rencontre de l'air bien plus froid qu'elle, donc monte encore plus.

Et inversement dans un air stable.

Cette phrase veut simplement dire:

dans un air stable l'ascendance se limite à celle produite par le vent sur le relief (ascendance dynamique).

dans un air instable l'ascendance produite par le vent sur le relief se prolonge (ou même se renforce) en hauteur par ascendance thermique.

(Je connais, ça fait quarante ans que je vole grâce à ça !…)

[degolarson]

Bonjour

Il y a encore un point obscur pour moi, c'est dans la définition de l'air stable et instable

Comment les différencie-t-on ? pas seulement par le fait qu'ils suivent le gradient sec ou humide, ça c'est une conséquence de leurs caractéristiques physiques

Pour moi, air stable = "sec" (mais à partir de quelle humidité relative dit-on stable : entre 0 et 20, 30, 50 % ?

et air instable = humide et là aussi, où est le curseur : Hr = plus de 40, 50 % ?

Mais cette définition est peut être incomplète

Merci de vos lumières

[mm91]

Bonjour

Il y a encore un point obscur pour moi, c'est dans la définition de l'air stable et instable

Comment les différencie-t-on ? pas seulement par le fait qu'ils suivent le gradient sec ou humide, ça c'est une conséquence de leurs caractéristiques physiques

Pour moi, air stable = "sec" (mais à partir de quelle humidité relative dit-on stable : entre 0 et 20, 30, 50 % ?

et air instable = humide et là aussi, où est le curseur : Hr = plus de 40, 50 % ?

Mais cette définition est peut être incomplète

Merci de vos lumières

Non, je pense que la stabilité (ou instabilité) n'est définie que par le variation de température avec l'altitude.

L'humidité relative n'est en général qu'une conséquence de cette température.

Par exemple la colonne d'air (donc instable) qui monte sous un cumulus se condense par refroidissement du à l'altitude (le nuage est une conséquence du refroidissement).

Cette condensation stabilise l'air (qui ne monte plus dans le nuage: cas général, mais il y a des cas particuliers)

Mais au départ, la raison de l'instabilité est bien le gradient de température.

Voir par exemple:http://fr.wikipedia.org/wiki/Gradient_thermique_adiabatique#Atmosph.C3.A8re_stable_et_atmosph.C3.A8re_instable

PS: on dérive un peu de la question initiale qui portait sur le soulèvement orographique (en atmosphère stable et instable).

[Kuban]

Plus précisément, la raison de l'instabilité est le gradient de température potentielle sur la verticale, à la fois theta et theta'w.

Il existe les critères de Pone pour savoir si une masse d'air est stable ou instable. On le voit de toute façon sur un radiosondage si une masse d'air est stable : il est impossible d'y appliquer le schéma de soulèvement de la particule.

[Guillaume_67370]

Ce n'est effectivement pas très bien dit, et prête un peu à confusion.

Dans cette phrase:

L'air soulevé c'est l'air qui monte à cause de la pente.

Dans un air stable, en fonction de l'altitude, l'air devient plus chaud par rapport à un air instable (dans l'absolu il devient quand même plus froid, sauf en cas d'inversion).

Bonjour Michel,

Merci pour ces indications mais cela n'est toujours pas clair.

Tu écris :"Dans un air stable l'air devient plus chaud (dans l'absolu il devient quand même plus froid)" ???

Avec l'altitude sauf inversion l'air se refroidit ?

Merci

[degolarson]

Bonjour

Oui je sais (je ne crois pas) que la température de l'air décroit avec l'altitude, avec une variation différente selon qu'il est stable ou instable.

Jusque là, tout va bien.

C'est ensuite que ça se complique :

Kuban a dit : Il existe les critères de Pone pour savoir si une masse d'air est stable ou instable. On le voit de toute façon sur un radiosondage si une masse d'air est stable : il est impossible d'y appliquer le schéma de soulèvement de la particule.

SVP, des explications ...Pone, c'est qui ?

et, je sais c'est un peu basique comme question, mais..stable ça veut dire que l'air monte difficilement ? en tous cas plus difficilement que s'il est instable ?

Je reviens quitte à être un peu lourd : pour moi, une "particule" d'air est caractérisée par :

- sa température

- sa pression

- sa teneur en vapeur d'eau

- sa vitesse verticale

- sa vitesse horizontale

- le fait qu'elle échange ou non de l'énergie avec l'air environnant

Avec tout ça, on doit pouvoir distinguer une particule stable de sa copine instable, non ? ou bien j'ai oublié qq chose ?

J'ai relu l'article de wikipedia cité plus haut. Mais il n'est pas toujours clair, on ne sait pas toujours très bien s'il parle de la parcelle ou de l'air environnant à propos de la stabilité et de l'instabilité. Pour moi le gradient de la parcelle est une synthèse de ses caractéristiques physiques mais pas une cause de stabilité. C'est même l'inverse : tel gradient est une propriété de l'air stable, tel autre une propriété de l'air instable

Si je prends une image, quand je roule à vélo à 20kmh, c'est pas parce que mes roues tournent à 20kmh, c'est parce que j'appuie sur les pédales !

[degolarson]

Bonjour

Je suis allé voir le cours de l'UVED http://sup.ups-tlse.fr/uved/Ozone/BasesScientifiques/projet/site/html/StabiliteVerticale.html

ça devient un peu plus clair : ce que je comprends c'est que ce n'est pas l'air au dessus de la particule qui est stable ou instable mais bien le système particule-air environnant, que les critères de Pone permettent de caractériser par la comparaison des gradients entre eux http://sup.ups-tlse.fr/uved/Ozone/BasesScientifiques/projet/site/html/StabiliteVerticale_3.html#StabiliteInstabiliteSuite

Pour revenir au soulèvement orographique, je comprends donc que si la particule veut passer par dessus le relief, il lui faut être dotée d'une énergie suffisante :

- soit de l'énergie cinétique : vitesse du vent assez grande pour "passer sur l'élan"

- soit de l'énergie potentielle sous forme de chaleur (température x masse) initiale : elle aura tendance à monter par dessus l'air environnant plus froid

- soit de l'énergie potentielle sous forme de vapeur d'eau, qui en saturant condense et libère de la chaleur, ce qui permet à la particule de s'élever un peu plus et avoir une chance de passer

Bien sûr en réalité il y a toujours un mélange des 3, les proportions faisant que le système est suffisamment instable pour permettre de passer l'obstacle, ou non.

Si on voit de la pluie au vent du relief, c'est qu'il y a eu condensation importante et on est sûr que l'air est passé de l'autre côté. Là je vois bien qu'il y a encore un petit point d'accroche : nuage ou pluie ?

Bref pour dire que les commentaires sur les phénomènes, dans des forums comme celui ci, confondent parfois l'explication et la mesure : si je mesure la vitesse de rotation des roues de mon vélo aux environs de 140 tours/mn, et que je ne vois personne pédaler, je n'en déduis pas automatiquement qu'il roule à 20kmh : soit il est immobile car installé sur un banc de contrôle, soit c'est l'homme invisible . Si je reviens au cas où c'est moi qui pédale, la valeur que je lis sur mon compteur de vitesse me dit si je vais pouvoir monter cette côte en cessant de pédaler ou s'il faut que je continue. Mais de toute façon, ce n'est pas le compteur qui me fait arriver en haut, c'est bien mes jambes, avant ou pendant la grimpette. Et mes jambes, c'est des muscles qui ne font que restituer l'énergie que je leur ai apporté par les repas précédents, laquelle venait de sucres, amidons, protéines et graisses produits auparavant grâce à l'énergie du soleil...On est toujours dans un cycle apport-restitution d'énergie. Si on ne voit pas ça, les chiffres perdent leur sens.

[degolarson]

Bonjour

C'est bizarre, apparemment tout le monde a pigé cette histoire de stabilité et d'instabilité, sauf moi ou presque.

Va falloir que je retourne à l'école. Vous en connaissez une bien ?

[cumulus62]

Bonjour

C'est bizarre, apparemment tout le monde a pigé cette histoire de stabilité et d'instabilité, sauf moi ou presque.

Va falloir que je retourne à l'école. Vous en connaissez une bien ?

Bonsoir, tu n'es pas le seul à trouver cela ambigu tkt ^^

Par contre le schéma à droite sur le lien wikipédia permet de mieux comprendre

On voit bien que l'air s'accumule juste devant les montagnes car l'énergie n'est pas assez instable

Donc pour tenter de comprendre, d'un coté tu as besoin d'énergie pour un soulèvement orographique, de l'autre d'un milieu environnant propice.

Si il y a un bon gradient thermique, donc une situation instable, c'est comme ci tu voulais monter une cote à vélo, tu arrives avec une vitesse importante et il n'y a pas grand chose qui te ralenti (hormis la gravité), donc pour toi il est facile d'arriver en haut, si les conditions sont dites stables, c'est comme ci tu avais beaucoup de résistance et que tu dois beaucoup pédaler et pour finir ne même pas arriver en haut de la cote.

Ici c'est pareil quand l'air est stable il faut beaucoup plus d'effort pour prendre de l'altitude et l'air arrive sur le relief mais ne le franchis pas, quand l'air est instable, l'air monte plus facilement.

[degolarson]

Ah ça fait du bien de n'être pas seul :>))

Ok je comprends bien mais ce que je voudrais voir bien clair c'est l'explication physique du fait que tel gradient caractérise la stabilité ou l'instabilité. Autrement dit, pourquoi une masse d'air possède-t-elle ce gradient là et pas un autre ? je tente le raisonnement suivant :

La loi des gaz parfaits dit PV / T = constante , V est constant dans la colonne d'air, donc c'est parceque P diminue avec l'altitude que T diminue aussi.

Le gradient de température est donc lié au gradient de pression, et qu'est-ce qui fait varier le gradient de pression sinon la densité de l'air dans la colonne ? La densité de l'air pour P et T données, elle dépend de sa teneur en vapeur d'eau : l'air humide est plus léger que l'air sec, et donc plus instable.

Avant d'aller plus loin, est-ce que ça tient la route ?

[cumulus62]

Ah ça fait du bien de n'être pas seul :>))

Ok je comprends bien mais ce que je voudrais voir bien clair c'est l'explication physique du fait que tel gradient caractérise la stabilité ou l'instabilité. Autrement dit, pourquoi une masse d'air possède-t-elle ce gradient là et pas un autre ? je tente le raisonnement suivant :

La loi des gaz parfaits dit PV / T = constante , V est constant dans la colonne d'air, donc c'est parceque P diminue avec l'altitude que T diminue aussi.

Le gradient de température est donc lié au gradient de pression, et qu'est-ce qui fait varier le gradient de pression sinon la densité de l'air dans la colonne ? La densité de l'air pour P et T données, elle dépend de sa teneur en vapeur d'eau : l'air humide est plus léger que l'air sec, et donc plus instable.

Avant d'aller plus loin, est-ce que ça tient la route ?

Tu cites des équation de gaz parfait avec leurs paramètres mais le problème est que le système n'est pas fermé.

Par contre l'air humide est plus lourd que l'air sec proprement dit car l'air humide contient de la vapeur d'eau (éventuellement gouttelettes d'eau minuscule), d'ailleurs le poids des plus gros nuages peut sans doute atteindre des millions de tonnes, juste pour te dire que la gravité est loin d'être négligeable^^

En fait la pression diminue en altitude car il y a moins d'air ce qui fait une force

La gravité ralenti l'air dans sa montée, d'ailleurs maintenant que j'y pense un nuage doit être très lourd

L'air froid est plus dense que l'air chaud donc plus lourd

L'ensemble de ces forces s'applique sur l'air et si un paramètre varie, tu peux comprendre que cela fait que la convection prend ou pas

Maintenant ça ne suffit pas pour que un soulèvement se produit, comme tu le voies les cumulus qui se forment très souvent ne vont en générale pas très haut. Pour qu'une averse se forme, il faut plusieurs choses:

=> la formation d'un nuage dégage énormément d'énergie, ce qui fait que le nuage qui se forme reste plus chaud que le milieu extérieur mais surtout plus léger et comme le principe d’Archimède le montre, le nuage va continuer à prendre de l'altitude

=> Le milieu environnant: Comme vu avant le nuage est plus léger que le milieu environnant mais l'air pèse un poids non négligeable et il faut de l'énergie pour qu'il puisse monter. Ici on parle de différences très faible en terme de densité

Par exemple dans le nuage 1m cube pèse 0.998 Kg et 1m cubi d'air environnant pèse 0.990 Kg (chiffre au pif)

Si l'air autour du nuage est plus léger que le nuage, le nuage ne monte pas

Si l'air autour du nuage est équivalent au nuage, il y a incertitude

Si l'air autour du nuage est plus lourd, le nuage monte

L'exemple le plus évident est celui d'une bulle d'air dans de l'eau:

la bulle va évidement monter vers le haut car l'eau est plus dense que la bulle puis il va arriver à la surface de l'eau est rester à cet endroit car là la pression est la même dans la bulle et dans l'air

Comme tu n'as jamais vu de bulle d'air (non chaud) décoller de l'eau et s'envoler dans les air (sans vent bien sur), tu ne verra jamais de nuage monter davantage si la situation est stable

Les autres phénomènes sont complexes mais voici une petite explication

[degolarson]

Bonjour Cumulus

Je ne te suis pas très bien

je persiste en disant que l'air humide est lus léger que l'air sec : la molécule de vapeur d'eau pèse 18g, l'azote 28g et l'oxygène 32g

après saturation c'est une autre histoire, les petites gouttelettes restent en suspension à cause des courants ascendants, il faut qu'elles grossissent beaucoup pour tomber

la densité de l'air sec c'est 1,293 kg / mètre cube

la bulle d'air (ou de gaz carbonique dans le Perrier ou le Champagne, elle éclate en arrivant en haut, non ?

[cumulus62]

Bonjour Cumulus

Je ne te suis pas très bien

je persiste en disant que l'air humide est lus léger que l'air sec : la molécule de vapeur d'eau pèse 18g, l'azote 28g et l'oxygène 32g

après saturation c'est une autre histoire, les petites gouttelettes restent en suspension à cause des courants ascendants, il faut qu'elles grossissent beaucoup pour tomber

la densité de l'air sec c'est 1,293 kg / mètre cube

la bulle d'air (ou de gaz carbonique dans le Perrier ou le Champagne, elle éclate en arrivant en haut, non ?

Salut,

En fait il faudrait dire que l'air chaud et humide est plus léger que l'air sec frais

Bah le raisonnement est que le nuage ne monte pas à l'infini jusque l'espace et qu'à un moment il peu plus et cela est du à la poussée d’Archimède

encore une fois la bulle est une image une métaphore tu sais... bien sur qu'elle éclate mais on s'en fou

C'est juste pour t'expliquer j'ai pas donné des chiffres réels hein et la composition de l'air importe peu par rapport à la température

tu voies la température diminue jusque 10/12km (dépend des endroits sur terre) puis remonte lentement, donc le nuage peut monter jusqu'à cette altitude

[degolarson]

Bonjour Cumulus

Je vais être en mer vers le nord pendant 2 mois, on reprend ça fin août ?

d'ici là il me faudra un peu d'instabilité, mais pas trop

Bonnes vacances

[cumulus62]

Bonjour Cumulus

Je vais être en mer vers le nord pendant 2 mois, on reprend ça fin août ?

d'ici là il me faudra un peu d'instabilité, mais pas trop

Bonnes vacances

mdr si je m'en rappelle /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20">

il devrait faire beau profites bien

[degolarson]

Oui on a bien profité, avec des meteos très variées pendant ce grand tour des îles britanniques étendu jusqu'aux Shetland et à Bergen , où il y a d'ailleurs un phénomène orographique intéressant : l'air humide des dépressions atlantiques arrive par l'ouest et grimpe sur les montagnes de la côte norvégienne, se refroidit et condense sa vapeur d'eau qui retombe en pluie (300 jours par an à Bergen) . Puis réchauffé par la chaleur de condensation il monte encore, passe par dessus les reliefs (1200 m) , et redescent en se réchauffant encore vers Oslo : le 9 juillet, 14°C , vent ouest 25nds et pluie à Bergen, 24°C vent ouest 15nds et beau temps à Oslo

J'ai trouvé ceci sur un site http://www.estofex.org/guide/ noté dans /topic/77921-indices-dinstabilite/?hl=instabilit%E9'>http://forums.infoclimat.fr/topic/77921-indices-dinstabilite/?hl=instabilit%E9

A parcel has CAPE whenever it -at some point- becomes warmer than its environment when it is lifted. This occurs when heat is released in the parcel when water vapour in it condenses to liquid water or ice. As a result it may then cool less rapidly with height than its environment.

Une parcelle d'air a de la CAPE, jusqu'à un certain point, chaque fois qu'elle devient plus chaude que l'air environnant quand elle est en ascension. Ceci survient quand de la chaleur est libérée dans la parcelle lorsque sa vapeur d'eau condense en eau liquide ou en glace. Il en résulte qu'elle peut se refroidir moins vite, avec l'altitude, que l'air environnant (et donc être "plus chaude", c'est moi qui ajoute)

Ca explique bien qu'une raison primordiale de l'instabilité c'est la teneur en vapeur d'eau, non à cause de la différence (minime) de densité comme je le croyais jusqu'ici, mais en raison du potentiel de réchauffement de la parcelle d'air par la chaleur latente de condensation de la vapeur, mesuré par le gradient de température et par CAPE .

Pour revenir sur le débat, la vapeur d'eau c'est un facteur physique d'instabilité, le gradient ou la CAPE une mesure qui n'explique rien en elle même, mais qui témoigne bien de l'état de la parcelle.

Les autres facteurs d'instabilité ? Température, et quoi d'autre ?