Tourbillon relatif

[Comode]

Bonjour,

Est-ce quelqu'un pourrait m'éclairer sur certains aspects du tourbillon relatif ?

Je sais aprioris qu'il s'agit d'une grandeur représentant la mise en rotation d'un fluide, mais il y a pas mal de chose que je ne comprend pas... D'abord, pourquoi l'unité est-elle en secondes (microsecondes) ? Pour "quantifier" un tourbillon, j'aurais plutôt vu une vitesse angulaire, voir une vitesse angulaire en fonction de la distance au centre de rotation... Ensuite, comment lire les cartes de tourbillon relatif, ou plutôt, qu'est ce que ça représente réellement ? J'ai vu sur plusieurs article qu'il était question de tourbillon vertical... Est-il question de mouvement de rotation de l'air entre les différentes couches de l'atmosphère ? Le truc qui me chiffonne le plus, c'est que j'ai pu lire qu'on associait un tourbillon positif à une dépression, et un tourbillon négatif à un anticyclone... Or, avec un cyclone tropical qui à pourtant une basse pression en surface et une haute pression en altitude, sa valeur est positive et très importante aussi bien a 950mb qu'a 200mb... Bref, je vous serais reconnaissant de bien vouloir m'aider à me faire une image de ce que représente vraiment ce tourbillon...

[Cotissois 31]

D'abord, pourquoi l'unité est-elle en secondes (microsecondes) ? Pour "quantifier" un tourbillon, j'aurais plutôt vu une vitesse angulaire, voir une vitesse angulaire en fonction de la distance au centre de rotation...

C'est du radian par secondes donc bien une vitesse angulaire.

Bref, je vous serais reconnaissant de bien vouloir m'aider à me faire une image de ce que représente vraiment ce tourbillon...

Le tourbillon indique le cisaillement du vent. Un gros noyau de tourbillon indique un vortex. Une bande étroite de tourbillon indique une discontinuité frontale.

Comme le tourbillon a des propriétés de conservation, ça permet de voir qu'un front peut évoluer en vortex facilement (exemple : ondes de Kelvin-Helmholtz) sachant qu'un vortex est une structure privilégiée dans l'organisation des fluides.

[Previ83D]

Le tourbillon absolu c'est le rotationel de la vitesse absolue de la particule dans un repère galiléen (fixe dans l'espace) . En gros, c'est du vent.

Le tourbillon relatif, c'est la même chose sauf que ton repère est là où tu es, et tourne avec la terre. En gros, c'est encore du vent.

[Comode]

Pourtant, si je prend par exemple une carte du CIMMS, l'unité est /s.10-6... Il n'y est pas question de radian (d'ailleurs, c'est même pas des secondes, c'est des par secondes...). Ca me surprend un peu qu'il faille l'entendre de façon implicite...

http://cimss.ssec.wisc.edu/tropic2/real-time/windmain.php?&basin=atlantic&sat=wg8∏=vor&zoom=&time=

Le tourbillon indique le cisaillement du vent

il s'agit donc du cisaillement que l'on observe dans le plan horizontal ?

Merci pour vos réponses.

[M. Gagnard]

Pourtant, si je prend par exemple une carte du CIMMS, l'unité est /s.10-6... Il n'y est pas question de radian (d'ailleurs, c'est même pas des secondes, c'est des par secondes...). Ca me surprend un peu qu'il faille l'entendre de façon implicite...

Le radian ça n'existe pas... Il a été inventé pour rassurer les débutants effrayés par un angle sans unité ;-)

Bref, le radian, c'est du vent ! ;-)

Retour en arrière, retour vers nos 15-16 ans.

Pour définir un angle (ou mieux une distance angulaire), on dessine tout d'abord un cercle de rayon 1.

1 quoi ?

1 mètre ?

1 centimètre ?

1 cinq-huitième de demi-centimètre ?

1 kilomètre ?

1 de-ce-que-l'on-veut !

Ensuite, pour mesurer un angle entre deux rayons dessinés (ou deux points A et B faisant partie du cercle) on mesure la longueur du cercle entre ces deux points A et B et on la divise par le (ou on l'a rapporte au) rayon du cercle.

Une distance en unité machin divisée par une distance en même unité machin donne alors un nombre sans dimension.

Mais, mais, mais... comme l'homme intelligent a pris soin d'imposer à 1 la longueur de son rayon, la division par ledit rayon est des plus faciles ! bidule divisé par 1, ça fait bidule...

Donc, une vitesse de rotation a comme dimension l'inverse d'un temps puisqu'il s'agit d'un rien divisé par un temps. On n'est donc pas étonné d'avoir par exemple du s^-1 comme unité d'un vecteur tourbillon.

L'unité "Hertz" convient aussi pour celle d'un vecteur tourbillon. Elle est peu employée en méca, davantage en électricité.

[Cotissois 31]

On regarde essentiellement le tourbillon d'axe vertical, donc oui c'est le cisaillement dans le plan horizontal. Mais ça marche dans toutes les directions : le tourbillon d'axe horizontal est lié au cisaillement dans le plan vertical.

Comme dit Previ83D, si on prend en compte la rotation de la Terre, le tourbillon n'est que "relatif" car le vent n'est pas le mouvement absolu de l'air. Le tourbillon "relatif" n'a pas de bonnes propriétés de conservation aux grandes échelles, et il faut mieux ajouter une composante de rotation terrestre pour former le tourbillon dit "absolu" (mais pas simple du tout à imaginer car la vision absolue du mouvement nous échappe totalement avec nos satellites géostationnaires et nos capteurs fixés à la Terre)

La notion de "rotationnel" est équivalente, à la différence qu'elle généralise du point de vue mathématique la notion de "tourbillon" pour tout vecteur (champ électromagnétique par exemple)...

[Comode]

Aucun problème entre tourbillon relatif et absolu... C'était surtout ce que c'était concrètement qui me posait problème, notamment le problème de grandeur. Je me suis amusé à programmer un simulateur (modèle numérique) de force de coriolis aujourd'hui et qui semble à peu près fonctionner (mais pour lequel je posterait certainement ici pour comprendre certaines choses) et ça m'a aidé à me familiarisé avec ce fameux problème de grandeur (merci Gagnard).

Encore merci pour ces réponses.

[Météofun]

Or, avec un cyclone tropical qui à pourtant une basse pression en surface et une haute pression en altitude, sa valeur est positive et très importante aussi bien a 950mb qu'a 200mb... Bref, je vous serais reconnaissant de bien vouloir m'aider à me faire une image de ce que représente vraiment ce tourbillon...

Sinon pour en revenir à une de tes questions initiales. Effectivement, on a généralement bien une forte diminution des valeurs du tourbillon entre les basses couches et les plus hautes couches. C’est quand même visible sur les cartes d’analyse du CIMSS même si on a bien toujours un noyau positif marqué à 200 hPa : http://cimss.ssec.wisc.edu/tropic2/real-time/windmain.php?&basin=atlantic&sat=wg8∏=vor1&zoom=&time= Mais en fait c’est que 200 hPa ce n’est pas assez haut : Voici la vision du GFS 0.5° pour le tourbillon relatif en couleur et les altitudes géopotentielles en contour à 900 hPa : puis à 175 hPa : : en altitude les valeurs de tourbillon cyclonique sont beaucoup plus faible qu’en basse couche. Mais surtout on voit bien apparaître en altitude une circulation anticyclonique (visible avec les valeurs du tourbillon et les altitudes géopotentielles) dans lequel est emprisonné le reste de tourbillon cyclonique à plus petite échelle. C’est aussi bien marqué lorsqu’on regarde les vents à 175 hPa : . La diffluence anticyclonique apparait bien autour du petit reste cyclonique.

Sur les cartes CIMSS on voit aussi bien à 200 hPa que le noyau de tourbillon est plus faible qu’à 850 hPa et noyaux autour de régions à tourbillon relatif négatif :

Même à 300 hPa sur les sorties MM5 de l’Université de Floride on voit bien apparaître l’environnement avec globalement un tourbillon relatif négatif, sauf au niveau du centre cyclonique :

[Cotissois 31]

Le tourbillon indique le cisaillement du vent.

Je précise que dans la littérature on trouvera toujours une distinction entre le tourbillon de cisaillement et le tourbillon de courbure. C'est un peu subtil et ça dépend ce qu'on entend par cisaillement.

[sebb]

Effectivement, on a généralement bien une forte diminution des valeurs du tourbillon entre les basses couches et les plus hautes couches.

L'appuie des cartes montre bien ce constat, rien a redire, mais quelle en est la cause, c'est en raison d'une absence d'anomalie négative au niveau de la tropopause lors d'un cyclone tropical? et directement lié au tourbillon en basse couche? car on remarque bien ces geopotentiels a tendance anticyclonique presque au-dessus de la zone cyclonique en basse couche.

[Météofun]

L'appuie des cartes montre bien ce constat, rien a redire, mais quelle en est la cause, c'est en raison d'une absence d'anomalie négative au niveau de la tropopause lors d'un cyclone tropical? et directement lié au tourbillon en basse couche? car on remarque bien ces geopotentiels a tendance anticyclonique presque au-dessus de la zone cyclonique en basse couche.

Le comblement du tourbillon cyclonique avec l'altitude est du à la formidable machine thermique dégagée par un cyclone et donc la très forte anomalie chaude de la zone cyclonique qui augmente les épaisseurs dans le cyclone, et, en conséquence, affaibli donc progressivement la basse pression de surface à mesure qu'on monte en altitude. Dans les basses pressions tempérées on a un phénomène similaire (mais évidement une organisation très différente) avec le décalage du maximum de tourbillon/minimum de pression en amont du flux avec l'altitude : dans un flux d'ouest le tourbillon de basse couche est souvent associé à une anomalie chaude : il diminue dans les couches moyenne par contre il se décale vers l'ouest et reprend de la vigueur en altitude (correspond à l'anomalie de tropo) avec l'anomalie froide d'altitude.

Les environnements cycloniques aiment bien des zones anticycloniques en altitude car elles correspondent généralement à des températures plutôt élevées au sein de la troposphère et permettent de plus, lors de leur création, une divergence de grande échelle qui permet l'évacuation de la colonne ascendante cyclonique. Généralement les cyclones n'ont pas d'anomalie de tropo comme on l'entend dans nos systèmes tempérés, même si y'a parfois des exceptions. Et en particulier pour les systèmes, plutôt de fin de saison, qui naissent très l'Est et un peu plus au Nord dans l'Atlantique, avec souvent une origine une goutte froide d'altitude venant des régions tempérées qui initie la convection.