comment les masses d'air se déplacent?

[Romain42]

Une petite question toute bête... /emoticons/happy@2x.png 2x" width="20" height="20">

Vu que le vent est créé par une perturbation anticyclone et dépression, poourquoi et comment se déplacent-elles??

Romain42 /emoticons/happy@2x.png 2x" width="20" height="20">

[Cotissois 31]

Une petite question toute bête... /emoticons/happy@2x.png 2x" width="20" height="20">

Vu que le vent est créé par une perturbation anticyclone et dépression, poourquoi et comment se déplacent-elles??

Romain42 /emoticons/happy@2x.png 2x" width="20" height="20">

Dire qu'une dépression ou un anticyclone se déplacent est ambigu. Concrètement c'est la propagation d'une anomalie de pression : elle disparaît par l'arrière et se reforme par l'avant.

Mais dans des situations simples, la propagation d'une dépression bien formée est associée au déplacement net d'un tourbillon. Plus le tourbillon est localisé, plus il subit le flux à grande échelle. Exemple : les orages sont à peu près poussés par le vent moyen, les précurseurs de tempête par un rapide flux sous le jet. Mais lorsque le tourbillon influence la grande échelle, l'interaction aboutit à des évolutions différentes : typiquement, la dépression qui remonte au nord au stade mature.

Les anticyclones sont si peu dynamiques qu'il est difficile de leur trouver un noyau de tourbillon qui se déplace.

Dans des cas plus compliqués avec relief, chauffage au sol, etc. une faible dépression (faible tourbillon) tend à se propager par à coup. Très net en situation orageuse, et avec des anomalies d'altitude qui arrivent sur la Méditerranée : une dépression se creuse à l'avant alors que celle à l'arrière n'a pas encore disparu...

[Christophe30]

Dire qu'une dépression ou un anticyclone se déplacent est ambigu. Concrètement c'est la propagation d'une anomalie de pression : elle disparaît par l'arrière et se reforme par l'avant.

Mais dans des situations simples, la propagation d'une dépression bien formée est associée au déplacement net d'un tourbillon. Plus le tourbillon est localisé, plus il subit le flux à grande échelle. Exemple : les orages sont à peu près poussés par le vent moyen, les précurseurs de tempête par un rapide flux sous le jet. Mais lorsque le tourbillon influence la grande échelle, l'interaction aboutit à des évolutions différentes : typiquement, la dépression qui remonte au nord au stade mature.

Les anticyclones sont si peu dynamiques qu'il est difficile de leur trouver un noyau de tourbillon qui se déplace.

Dans des cas plus compliqués avec relief, chauffage au sol, etc. une faible dépression (faible tourbillon) tend à se propager par à coup. Très net en situation orageuse, et avec des anomalies d'altitude qui arrivent sur la Méditerranée : une dépression se creuse à l'avant alors que celle à l'arrière n'a pas encore disparu...

Chaque perturbation ou type de perturbation doit avoir son "système" à elle même si je peux dire. En effet de forts courants peuvent accentuer la vitesse de déplacement d'une dépression ou plutôt des vents potentiellement envisageables dessous. Je crois que la question est vraiment très complexe et merci pour ta réponse Cotissois. D'ailleurs tu bosses pour MF ? Je trouve que tu as vraiment de bonnes connaissances !

[Gombervaux]

Vu que le vent est créé par une perturbation anticyclone et dépression, poourquoi et comment se déplacent-elles??

Depuis tout petit, j'ai cru que les papillons, aux antipodes, se mettaient à battre des ailes par moments, tous dans le même sens...

Curieux, non?

[sebb]

Les anticyclones sont si peu dynamiques qu'il est difficile de leur trouver un noyau de tourbillon qui se déplace.

Tu veux dire que l'anticyclone se déplace peu? et que sa progression consiste à la hausse/baisse du champ de pression? pourtant ces tourbillons semblent se développer selon des ondes planétaires.

Depuis tout petit, j'ai cru que les papillons, aux antipodes, se mettaient à battre des ailes par moments, tous dans le même sens...

Curieux, non?

On peut quand même dire que l'air se met en mouvement pour aller vers la zone la moins dense pour tenter d'équilibrer même si le rapport de mélange entre 2 zones reste différent.

[Cotissois 31]

Les ondes planétaires expliquent la propagation des anomalies de pression en effet, parce qu'elles produisent des mouvements verticaux.

Mais le comportement des anomalies cycloniques et anticycloniques est différent pour de multiples raisons. Déjà, la Terre tourne dans un sens bien précis, donnant un tourbillon absolu quasi nul aux anticyclones. Ensuite de façon générale pour les fluides ce sont toujours les anomalies dépressionnaires qui ont du dynamisme, capables de se déplacer en bloc, d'avoir de l'inertie etc. Les tornades de sens anticyclonique ça existe mais ce sont des anomalies dépressionnaires.

A développer parce que je n'arrive pas à expliquer simplement.

[Météofun]

Bon en espérant rester assez simple et ne pas faire de raccourcis trop hâtifs, je crois qu'il y a là deux aspects différents.

Effectivement en méca/dynamique des fluides il y a primeur au tourbillon « dépressionnaire ». C'est directement du à l'équilibre cyclostrophique qu'on trouve dans les tornades par exemple. En effet la rotation intense ne peut se maintenir que si une force de pression ramène l'écoulement vers le centre pour luter contre l'inertie du fluide qui tend à poursuivre son mouvement en s'éloignant du centre de rotation. En termes plus imagés c'est comme une fronde : on identifie souvent une force centrifuge qui écarte la pierre vers l'extérieur tandis que la ficelle maintient la pierre en rotation et joue le rôle de la force de pression. Si on revient au fluide, ce ne peut donc être qu'une dépression au centre de la dépression pour "attirer" le fluide vers le centre. C'est pourquoi les tornades ou les petits tourbillons dans les rivières sont toujours dépressionnaires !

Pour les écoulements à plus grande échelle c'est différent. Comme Cotissois l'a dit c'est du au fait que la terre donne un tourbillon positif et que par conséquent le tourbillon absolu dans les anticyclones est très faible.

On peut raisonner sur 3 niveaux de complexité :

1)L'équilibre géostrophique. Dans ce cas le vent est en équilibre parfait entre la force de pression et la force de Coriolis. Il n'y a pas de divergence, donc pas de vitesse verticale et la situation est par conséquent totalement figée : il n'y a plus de météo puis que les anomalies de pression et de tourbillons sont totalement confondues et totalement fixes.

2)L'équilibre quasi-géostrophique. Dans ce cas il n'y a plus parfait équilibre entre le forces de pression et de Coriolis, et on peut identifier la composante géostrophique (celle de l'équilibre) et une petite anomalie à cette composante : la composante agéostrophique. On a l'apparition de divergence et de vitesse verticale. Ces perturbations ne sont portées que par les advections (température, tourbillon essentiellement) du à la composante géostrophique. On néglige les advections agestrophiques. C'est une hypothèse assez raisonnable à grande échelle puisque globalement la composante agéostrophique est 1 ordre de grandeur plus faible que la composante géostrophique. Dans ce cas les anomalies de pression et de tourbillon ne sont plus parfaitement confondues (d'où les advections) et elles peuvent évoluer (déplacement et changement d'amplitude et de longueur d'onde (taille)).

3)L'équilibre semi-géostrophique. A ce moment on considère aussi les advections par les composantes agostrophiques mais uniquement dans le sens orthogonal à la composante géostrophique là où le vent est essentiellement agéostrophique. En effet, dans le sens du flux les advections restent très largement portées par la composante géostrophique (composante agéostrophique très faible devant la composante géostrophique). Cette hypothèse trouve tout son intérêt dans les zones frontales en particulier. Et c'est seulement à ce niveau qu'on voit les différences de comportements entre les tourbillons cycloniques/anticycloniques apparaître.

Est-ce compréhensible ?

[Romain42]

Salut,merci pour vos réponses... /emoticons/happy@2x.png 2x" width="20" height="20">

[sebb]

3) mais uniquement dans le sens orthogonal à la composante géostrophique là où le vent est essentiellement agéostrophique.

Est-ce compréhensible ?

Pour ma part c'est compréhensible /emoticons/happy@2x.png 2x" width="20" height="20"> , j'accroche juste un peu sur la partie que j'ai recité, je comprends bien que dans le sens du flux, c'est le paramètre geostrophique qui domine, mais l'effet ageostrophique dans le sens orthogonal, je saisi mal ce que ça représente.

[Cotissois 31]

Euh tu peux développer le lien entre les 3 balances et la différence de comportement dépression/anticyclone ?

Sinon en effet, quand on considère des petits tourbillons peu influencés par la rotation de la Terre, alors ils ne peuvent se produire qu'avec une anomalie dépressionnaire.

Avec la rotation de la Terre, l'équilibre géostrophique et les circulations tourbillonnaires s'appliquent pour les dépressions et les "surpressions", mais il y a cette différence de comportement dépression/anticyclone.

meteogardoise :

Je suis étudiant universitaire en stage au CNRM. Donc oui d'une certaine façon je travaille pour Météo-France. Si tu es impressionné par ce qu'on peut dire ici alors je ne préfère pas te dire ce qui se fait au CNRM /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20">

[Damia]

Je ne sais pas si ça peu apporter un peu d'eau ou moulin (qui doit tourner lui aussi dans le sens cyclonique /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20">), mais à plusieurs reprises, je me souviens avoir vu sur les images satellites dans le domaine de la vapeur d'eau un tourbillon au centre des anticyclones. Ou bien je dois faire erreur, mais j'ai quand même le souvenir que c'était bien dans des hautes-pressions.

[Météofun]

Bon je vais essayer de reprendre un peu différemment et de compléter certains points. La fin (à partir de la phrase en gras soulignée) est un peu plus technique pour comprendre les fondements physiques de l’affaire, mais c’est du complément.

1) Approximation géostrophique. Le vent est en parfait équilibre entre les forces de pressions et la Force de Coriolis : dans ce cas le vent suit exactement les isobares et les lignes iso-tourbillon. Cela signifie plusieurs choses. D’une part que les anomalies de pression et de tourbillon sont exactement superposées. D’autre part que la divergence est nulle : si le vent est non divergent il n’y a donc pas non plus de vitesse verticale. Cela signifie aussi qu’une particule d’air conserve toujours son tourbillon. Avec tous ces éléments (en fait un seul d’entre eux est suffisant puisque les autres en découlent) la situation météo est complètement figée et les anomalies de pression et de tourbillon n’évoluent plus (ne se « déplacent » pas et ne changent pas d’intensité) : il n’y a donc plus de météo mais un état stationnaire.

2) Approximation quasi-géostrophique. Dans ce cas on n’a plus parfait équilibre entre les forces de pression et de Coriolis : le vent ne suit donc plus exactement les lignes isobares et les lignes de tourbillon. Ces dernières ne correspondent d’ailleurs plus exactement, c’est-à-dire que les anomalies de tourbillon et de pression ne sont plus parfaitement superposées. Si on prend le vent, on peut identifier une composante géostrophique (qui est la valeur théorique vue juste au-dessus que l’écoulement pourrait prendre s’il était à l’équilibre parfait) et une composante agéostrophique qui correspond à l’écart entre le vent réel et le vent géostrophique théorique. Cette composante agéostrophique est donc une anomalie de l’état réel par rapport à un état théorique.

Tout ceci est donc associé à l’apparition de divergence au sein de l’écoulement (du vent), et donc à des vitesses verticales. C’est ainsi que la météo évolue. La divergence sur l’ensemble de la colonne va conditionner l’évolution des anomalies de pression au sol tandis que les vitesses verticales vont êtres associées aux évolutions du tourbillon, le tout étant bien sûr lié (divergence et vitesse verticale d’une part et anomalie de pression au sol et tourbillon de basse couche d’autre part). On peut par exemple diagnostiquer les vitesses verticales synoptiques par les advections (tourbillon et température). Dans le cadre quasi-géostrophique on se borne aux advections portées par le vent géostrophique qui est généralement de l’ordre de 10 fois plus fort que le vent agéostrophique (dont on néglige donc les advections). Avec ce système on peut faire évoluer dans l’espace et en intensité les différentes anomalies mais on ne remarque aucune différences entres les anomalies cycloniques et les anomalies anticycloniques. Cette approximation fonctionne très bien à grande échelle.

3) Enfin l’approximation semi-géostrophique à 2 dimensions. L’idée est de se placer parallèlement à l’écoulement géostrophique. Le vent réel n’a ni la même force ni la même direction que ce vent théorique. On peut identifier une composante agéostrophique qui agit comme une anomalie de vitesse par rapport au vent géostrophique et une autre qui agit comme une anomalie de direction par rapport au géostrophisme. La composante qui agit sur la vitesse est donc dans la même direction que la direction géostrophique et la composante qui agit sur l’orientation du vent réel est donc d’une direction orthogonale. J’ai représenté ça sur le schéma suivant, si ça peut t’aider Sebb :

Avec ce système on note que dans la direction du vent géostrophique on estime que les advections sont largement portés par ce vent géostrophique et les advections portées par le courant agéostrophique sont négligeable, tandis que dans la direction orthogonal toute l’advection a lieu par le vent agéostrophique : il faut donc en tenir compte. C’est ici qu’on trouve la différence de comportement dépression/anticyclone. Ce qui suit est un peu plus technique. En effet, en météo, on regarde beaucoup l’évolution des anomalies de tourbillon à axe vertical (tendance à la rotation dans le plan horizontal, c’est la vision classique du tourbillon en 2D), et un des principaux termes de forçage du tourbillon est celui de la divergence du vent horizontal. Dans le cadre quasi-géostrophique (point précédent), on peut écrire ce forçage comme f*divergence horizontale du vent avec f le paramètre de Coriolis à la latitude considéré. En revanche, cette expression est issu d’une approximation (quasi-geostrophisme), le terme complet est donc (f+tourbillon relatif)*divergence horizontale, soit TA*divergence horizontale avec TA le tourbillon absolu. Or, on sait que le TA est fort dans les zones cyclonique et faible dans les zones anticycloniques. Donc le terme de forçage est d’autant plus grand dans les zones cycloniques que les zones anticycloniques. C’est pourquoi les anomalies cycloniques sont plus prononcées que les anomalies anticycloniques puisque le forçage y est nettement plus fort.

Mais revenons maintenant à nos advections par le vent agéostrophiques. On sait que la divergence est portée par le vent agéostrophique et uniquement par le vent agéostrophique puisqu’on a vue que l’équilibre géostrophique est non divergent. Donc plus la composante agéostrophique est importante, plus la divergence/convergence l’est (c’est logique car plus le vent s’éloigne du géostrophisme). Donc dans les zones cycloniques (fort TA), si on a une divergence initiale (perturbation), on crée un fort forçage car le TA est fort, donc une augmentation de l’anomalie, donc une croissance de l’anomalie, donc une augmentation de la divergence et ainsi de suite ! Sans les frottements la situation pourrait s’emballer. Inversement, dans les zones anticycloniques (faible TA), si on a une divergence initiale (perturbation), on crée un faible forçage car le TA est faible, donc on n’augmente pas l’anomalie ou très peu et le déséquilibre initiale n’explose pas, voire se comble. Ces différences apparaissent donc par la prise en compte du « TA » plutôt que du « f » dans le forçage liée à la divergence, laquelle influe directement sur le TA (qui participe donc à son propre forçage …). Ces variations de TA sont porter notamment par des changements de gradients non linéaires apportées par les advections agéostrophiques.

Bon, c’est juste ma compréhension, j’espère ne pas avoir raconté trop de bêtises … C’est aussi comme ça que tu le conçois Simon ?

Je ne sais pas si ça peu apporter un peu d'eau ou moulin (qui doit tourner lui aussi dans le sens cyclonique /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20">), mais à plusieurs reprises, je me souviens avoir vu sur les images satellites dans le domaine de la vapeur d'eau un tourbillon au centre des anticyclones. Ou bien je dois faire erreur, mais j'ai quand même le souvenir que c'était bien dans des hautes-pressions.

Oui, effectivement il n’y a pas de problème à avoir du tourbillon anticyclonique dans l’atmosphère. Sur une carte comme celle-là les zones rouges correspondent à du tourbillon cycloniques et les zones bleues à du tourbillon anticyclonique : http://wxmaps.org/pix/euro1.00hr.png Mais tout ceci n’est possible que grâce à Mr Coriolis !

[Cotissois 31]

Euh je ne connais pas les équations par coeur mais je trouve çà bizarre. Tu dis qu'on simplifie (f+tourbillon relatif)*divergence horizontale en f*divergence horizontale. Mais f et le tourbillon relatif ont même ordre de grandeur donc je ne comprend pas. On néglige surtout l'effet beta dans le quasi géostrophisme non ?

La meilleure image est sans doute de considérer une tempête ou une tornade comme des zones d'aspiration qui se déplacent. Mais l'air en soi ne se déplace pas comme les zones d'aspiration. Il subit simplement des accélérations horizontales et verticales à son passage. Un précurseur de tempête est une petite masse d'air tourbillonnaire qui se déplace sans produire de fortes aspirations. Quand l'aspiration commence à s'intensifier et la dépression s'organiser, c'est l'air entraîné dans la dépression qui voit son tourbillon augmenter. En quelque sorte, le tourbillon d'une tempête est en permanence renouvelé grâce à l'air entrant.

Finalement, peut-être cette différence de comportement entre des dépressions et les anticyclones n'est pas fondamentale pour expliquer le déplacement des systèmes de pression. Pour les deux c'est vraiment de la propagation. L'impression de déplacement en bloc n'est qu'une illusion.

Il n'empêche que cette différence existe, comme montre Météofun. A suivre...

[Météofun]

Heuuuu ...............

Si on reprend pour le vent horizontal les équations générales de Navier Stocks simplifiées, on a :

DV/Dt+ f.k x V = - grad(phi) (les vecteurs sont en gras)

Avec D(.)/Dt = (d(.)/d(t)+(V.nabla) (.) + omega.d(.)/d(p) (les « d » correspondent à des dérivées partielles)

L’hypothèse quasi-géostrophique (QG) c’est de dire : D(.)/Dt ~ (d(.)/d(t)+(Vg.nabla) (.) on ne conserve donc que le vent géostrophique dans les advections.

Du coup quand tu fais les dérivations secondes pour trouver le tourbillon, au lieu d’avoir un terme en rot(V)*div(V) (qu’on associe avec le terme en f*div(V) pour donner le terme en TA*div(V) ) on se retrouve avec un terme en rot(V)*div(Vg) qui est nul car le vent géostrophique est non divergent. C’est pour ça qu’en QG, le terme de forçage du tourbillon par la divergence est en facteur f et non TA. C’est un corolaire direct de l’hypothèse QG.

Le coup de l’hypothèse du plan bêta, c’est autre chose. Pour les petites ondes synoptiques on peut faire l’hypothèse du f-plan en QG (et donc négliger les variations de f en fonction de la latitude), mais pour les grandes ondes synoptiques et les ondes planétaires, on est nécessairement obligé de travailler en QG avec le bêta-plan (en tenant compte des variations de f avec la latitude). C’est donc essentiellement une question d’échelle de travaille, et généralement lorsqu’on travaille en semi-géostrophique (SG) idéalisé on est en f-plan puisqu’on travaille à petite échelle.

f et le TR ont le même ordre de grandeur uniquement pour les petites échelles synoptiques et les échelles sous-synoptiques, là où justement on travaille du coup en SG. Par contre à plus grande échelle f est dominant sur le TR, d’où l’intérêt du QG à grande échelle. Et ça explique pourquoi le QG fonctionne le plus souvent très bien et qu’à grande échelle on peut souvent raisonner avec une relative symétrie entre les tourbillons anticycloniques et cycloniques, qui n’est plus vrai lorsqu’on descend d’échelle.

T’es OK avec ça ou pas ? Bon sinon on peut continuer par MP pour ne pas rendre inaudible une question qui attendait initialement une réponse simple …

[Cotissois 31]

Euh bah il faut que je reprenne un cours parce que je ne connais pas çà par coeur. Tu as sans doute raison /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20">

[Christophe30]

Euh tu peux développer le lien entre les 3 balances et la différence de comportement dépression/anticyclone ?

Sinon en effet, quand on considère des petits tourbillons peu influencés par la rotation de la Terre, alors ils ne peuvent se produire qu'avec une anomalie dépressionnaire.

Avec la rotation de la Terre, l'équilibre géostrophique et les circulations tourbillonnaires s'appliquent pour les dépressions et les "surpressions", mais il y a cette différence de comportement dépression/anticyclone.

meteogardoise :

Je suis étudiant universitaire en stage au CNRM. Donc oui d'une certaine façon je travaille pour Météo-France. Si tu es impressionné par ce qu'on peut dire ici alors je ne préfère pas te dire ce qui se fait au CNRM /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20">

Non pas spécialement impréssionné cher amis /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20"> juste curieux de connaître ton cursus scolaire ... ou météorologique plutôt.

Merci pour toutes ces esplications en tous cas !

Christophe.

[calou34]

T’es OK avec ça ou pas ? Bon sinon on peut continuer par MP pour ne pas rendre inaudible une question qui attendait initialement une réponse simple …

Je vous suggère (sans vous commandez) de poursuivre hors MP, après ces années passées, j’ai sur ce topic matière à combler mes "trous dans la raquette" avec les équations et les opérateurs.De quoi potasser aux heures perdues la compréhension des notions d’approximation et d’ordre de grandeur.

A vous lire. /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20">

[Gombervaux]

si ça peut t'aider Sebb :

Pauvre Sebb, s'il est comme moi, il est privé d'image.

[Cotissois 31]

Oui bien sûr je contacterai Christophe par MP pour éclaircir cette histoire d'équations.

Je pense à un autre truc pour les anticyclones/dépressions par rapport à ce que j'avais vu en cours.

La circulation de Hadley modélisée simplement sans humidité fait apparaître une symétrie entre la largeur de la colonne ascendante (à l'équateur) et de la zone subsidente (aux tropiques).

Quand on insère l'humidité, les ascendances (qui deviennent nuageuses) sont concentrées et la subsidence élargie.

En résumé, la condensation dans les ascendances explique en partie que les tourbillons dépressionnaires sont plus petits, concentrés et explosifs que les tourbillons anticycloniques.

[Romain42]

Bonsoir!

J'ai aussi remarqué des petits carrés avec un nom de nuage à gauche des messages...

Ques-que c'est?Et comment on le change?

Sinon j'ai pas de questions météo pour le moment

Romain42

[Météofun]

Pauvre Sebb, s'il est comme moi, il est privé d'image.

En fait c'est par ce que je l'avait mis en miniature : il fallait cliquer dessus pour l'avoir en gros ... mais je modifie ça.

Oui bien sûr je contacterai Christophe par MP pour éclaircir cette histoire d'équations.

Ben tu fais comme tu veux. Calou semble préférer qu'on continue ici ...Sinon intéressant ta réflexion sur le rapprochement avec la cellule de Hadley.

[Romain42]

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

Moi j'ai une autre question...

J'ai remarqué de petits carrés avec un nom de nuages à gauche des messages:c'est quoi?

Et on peut le changer ?

Merci Romain42

[Romain42]

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

Je n'ai plus d'autres questions pour le moment(pour la météo en tout cas)

Romain42

[Cotissois 31]

Ok j'avais mal lu calou34. /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20">

[Romain42]

Bonsoir!

J'ai aussi remarqué des petits carrés avec un nom de nuage à gauche des messages...

Ques-que c'est?Et comment on le change?

Sinon j'ai pas de questions météo pour le moment

Romain42

C'est bon j'ai trouvé /emoticons/happy@2x.png 2x" width="20" height="20">