Vent thermique et jets de BC

[Cotissois 31]

Au vu de la situation aujourd'hui, j'ai été tenté d'analyser le vent fort aujourd'hui comme un jet de BC lié au contraste de température important Ouest-Est.

Or, la relation du vent thermique nous dit qu'un contraste thermique sur une surface isobare explique une accélération du vent suivant une direction précise, laissant l'air froid sur sa gauche dans l'HN.

Et donc on peut se poser la question : qu'en est-il des jets de BC qui se produisent souvent juste au niveau d'un front chaud ?

Imaginons un front chaud NO-SE, ça veut dire que le vent accélère vers le SE en altitude. On le vérifie souvent au niveau du jet de la tropopause, qui tend à suivre cette direction.

Or, on observe bien souvent un jet de BC au sol, soufflant parallèlement au front, mais dans le sens contraire !

On dit souvent qu'un jet de BC est favorisé par les contrastes thermiques, mais ici ça ne semble pas vérifier la relation du vent thermique, ce qui est pour le moins paradoxal.

J'essaie un raisonnement, mais je ne sais pas du tout si c'est véridique.

En considérant ce front chaud NO-SE, la relation du vent thermique nous impose un vent thermique dirigé vers le SE. Ce qui veut dire que si on prend un vent géostrophique en altitude, il faut ajouter une grosse composante vers le NO (parallèlement au front) pour avoir le vent géostrophique plus bas.

Donc doit-on penser alors que, sur la couche 850-1000, le vent géostrophique à 1000 sera d'autant plus fort et orienté parallèlement au front, laissant l'air froid à sa droite, que le vent géostrophique à 850 est différent du vent thermique imposé par le front ?

[hailstone]

en fait, il faut raisonner en différence vectorielle des vents géostrophiques entre deux niveaux d'altitude.

Dans le cas d'un front chaud (NO-SE), il n'y a aucun paradoxe à ce que le vent de basses couches à l'avant du front laisse l'air froid à sa droite, au NE donc.

La relation du vent thermique nous dit juste qu'entre 900 et 700 hPa par exemple, le vent géostrophique prend une composante NO (dans le cadre de ton exemple). Cela peut vouloir dire que la composante SE est plus importante en basses couches qu'en altitude. Et si le contraste horizontal de température se maintient avec l'altitude (ce qui est souvent le cas dans les régions frontales), le vent géostrophique en haute altitude va finir par être quasiment orienté dans le même sens que le vent thermique (cas des jets d'altitude).

Par ailleurs, il ne faut pas trop abuser de cette relation du vent thermique quand on se situe dans la couche limite (sous 850 hPa en gros) où il y a d'autres effets de la circulation atmosphérique qui se font ressentir, comme les frottements ou la circulation agéostrophique.

[Cotissois 31]

Merci de ta réponse.

Cela peut vouloir dire que la composante SE est plus importante en basses couches qu'en altitude

Donc ça confirmerait ce que j'évoquais, qu'un fort vent thermique dans un sens peut vouloir dire un vent fort en BC dans le sens opposé.Et je me demande si ça peut expliquer les jets de BC dans un front chaud, qui vont dans le sens opposé du vent thermique.

Dans l'exemple d'hier, le contraste était surtout présent en-dessous 850.

Il vrai que la relation thermique entre les vents est moins facile à calculer près du sol, mais la relation reste valable pour le vent géostrophique et donc sur le resserrement des isohypses.

[yvo]

Merci de ta réponse.

Donc ça confirmerait ce que j'évoquais, qu'un fort vent thermique dans un sens peut vouloir dire un vent fort en BC dans le sens opposé.

Et je me demande si ça peut expliquer les jets de BC dans un front chaud, qui vont dans le sens opposé du vent thermique.

Dans l'exemple d'hier, le contraste était surtout présent en-dessous 850.

Il vrai que la relation thermique entre les vents est moins facile à calculer près du sol, mais la relation reste valable pour le vent géostrophique et donc sur le resserrement des isohypses.

Bonjour,Les vents de basse couche ne sont ils pas les vents à 925hPa qui sont souvent les vents de rafales ou à qq chose près? Si c'est le cas, je n'ai jamais fait attention à ton inversion de sens, juste des décalages d'orientation dus aux frottements....

Merci de vos réponses

Après réflexions, je repense effectivement à des vents dans tous les sens par rapport au flux général et que l'on peut trouver parfois sur les cartes de vents au sol. Est cela?

[hailstone]

Donc ça confirmerait ce que j'évoquais, qu'un fort vent thermique dans un sens peut vouloir dire un vent fort en BC dans le sens opposé.

Et je me demande si ça peut expliquer les jets de BC dans un front chaud, qui vont dans le sens opposé du vent thermique.

Dans l'exemple d'hier, le contraste était surtout présent en-dessous 850.

L'accélération du vent géostrophique en basses couches à l'avant d'un front chaud comme hier est surtout liée au rapprochement des iso-thêta et des isohypses dans la zone pré-frontale (l'explication du jet de BC est plutôt là, même si tout est lié et que l'équilibre du vent thermique est de toutes façons respecté).

Mais ce n'est pas tout : dans la situation d'hier comme dans de nombreuses situations, l'air froid antérieur est très stable près de la surface avec même une couche d'inversion par endroits entre 900 hPa et le sol. Cela a pour conséquence de quasiment "confiner" le vent au-dessus de cette couche de forte stabilité statique et donc de le renforcer encore un peu (un peu comme un jet d'altitude mais avec la tête en bas).

Cela dit, le vent de surface était quand même assez fort, signe d'une certaine turbulence près de la surface.

Le fait que le contraste de tempé soit surtout présent vers 850hPa et en-dessous implique que c'est dans la couche 950-800 hPa par exemple que le vent thermique est le plus fort, donc a priori c'est dans cette couche qu'on observe la plus forte décroissance de la composante SE du vent géostrophique quand on monte en altitude.

voilà, j'espère avoir été assez clair dans mes explications! /emoticons/happy@2x.png 2x" width="20" height="20">

[Damien49]

Une petite carte pour agrémenter ces explications et l'exposé serait parfait. Un peu de mal à me représenter ce dont vous parlez /emoticons/happy@2x.png 2x" width="20" height="20">

[hailstone]

Bonjour,

Les vents de basse couche ne sont ils pas les vents à 925hPa qui sont souvent les vents de rafales ou à qq chose près? Si c'est le cas, je n'ai jamais fait attention à ton inversion de sens, juste des décalages d'orientation dus aux frottements....

Merci de vos réponses

Après réflexions, je repense effectivement à des vents dans tous les sens par rapport au flux général et que l'on peut trouver parfois sur les cartes de vents au sol. Est cela?

c'est loin d'être rare d'avoir des vents de basses couches (entre le sol et 850hPa en gros, souvent pris vers 925 hPa mais pas obligatoirement) qui soient de direction perpendiculaire voire à 180° des vents près du sommet de la troposphère.

autre remarque : Attention, le "vent thermique" est un vent virtuel ne correspondant à aucun transport d'air. Ce n'est qu'une différence mathématique (vectorielle) entre les vents à deux niveaux d'altitudes différentes, cette différence étant intimement reliée aux variations horizontales de la température dans la couche d'atmosphère concernée. Dans l'exemple donné par Cotissois31/22 on peut avoir un "vent thermique" orienté vers le SE (sans souffler!) alors que le vent réel dans la couche est orienté (et souffle vraiment!) vers le NO.

Pour ce qui est de la correspondance "vent à 925hPa = vent rafales en surface", ce n'est qu'un raccourci qui marche dans les grandes lignes (même s'il surestime un peu en moyenne), mais dans la réalité il faut prendre en compte d'autres paramètres, comme le relief, l'instabilité ou la stabilité de la masse d'air, l'activité des fronts...

Par exemple en situation de vent d'est-nord-est anticyclonique d'hiver sur la France, la masse d'air est froide et stable la plupart du temps donc le vent à 925 hPa va avoir tendance à surestimer les rafales réelles, tandis qu'en situation de SO dans de l'air chaud instable à l'avant d'un front froid, on a une estimation correcte et parfois un peu sous-estimée, etc...

[Cotissois 31]

L'accélération du vent géostrophique en basses couches à l'avant d'un front chaud comme hier est surtout liée au rapprochement des iso-thêta

C'est possible mais tu peux détailler le processus ? Je ne vois pas trop ce qui est derrière çà.

Pour Damien, voilà les isohypses hier midi

à 1000 hPa http://weather.uwyo.edu/cgi-bin/uamap?REGI...TIME=2007111812

à 850 hPa

http://weather.uwyo.edu/cgi-bin/uamap?REGI...TIME=2007111812

Tu estimes le vent géostrophique aux deux niveaux, perpendiculaires aux isohypses. La différence vectorielle 850-1000 te donne le vent thermique de la couche. Cette différence est d'autant plus grande que le contraste thermique est marqué.

J'essaie justement de voir l'influence du contraste forcé de températures au sol sur la dynamique du front.

[Damien49]

Un vent thermique ca peut donc être une advection si je comprend bien ? J'avoue que je comprend pas bien la notion de vent thermique. Existe t'il des cartes permettant de montrer cette différence, parce qu'à faire comme ça manuellement en justaposant 2 cartes d'altitude différente, ça me parait un peu compliqué à observer.

[Gombervaux]

Imaginons un front chaud NO-SE, ça veut dire que le vent accélère vers le SE en altitude. On le vérifie souvent au niveau du jet de la tropopause, qui tend à suivre cette direction.

Or, on observe bien souvent un jet de BC au sol, soufflant parallèlement au front, mais dans le sens contraire !

On dit souvent qu'un jet de BC est favorisé par les contrastes thermiques, mais ici ça ne semble pas vérifier la relation du vent thermique, ce qui est pour le moins paradoxal.

Je pense qu'il faut poser le problème avec les bonnes définitions et retourner aux Fondamentaux (sans jeu de mot)Le front est défini par un gradient de température potentielle équivalente:

On peut pas mettre dans la même proposition les contrastes thermiques (de théta e) et le vent thermique (de T) sans donner la relation entre ces deux termes identiques mais complètement différents

[hailstone]

Tu estimes le vent géostrophique aux deux niveaux, perpendiculaires aux isohypses. La différence vectorielle 850-1000 te donne le vent thermique de la couche. Cette différence est d'autant plus grande que le contraste thermique est marqué.

je pense que c'est un lapsus : le vent géostrophique (résultant de l'équilibre entre force de pression et de Coriolis) est bien tangent aux isohypses, comme dans la loi de Buys-Ballot.

Un vent thermique ca peut donc être une advection si je comprend bien ? J'avoue que je comprend pas bien la notion de vent thermique.

Non. Déjà, un vent thermique ce n'est pas un vent. Il ne correspond physiquement à aucun transport de particules atmosphériques. Malheureusement je n'ai pas de schéma à proposer. En tout cas il faut plutôt le voir comme un concept que comme une réalité physique. Ce concept (fondamental, puisqu'il relie à grande échelle le champ de vent et le champ de theta) nous dit que le vent horizontal varie suivant la verticale en fonction des écarts thermiques horizontaux environnants (augmentation avec l'altitude de la composante qui laisse l'air froid sur la gauche dans l'hémisphère nord).

J'essaie justement de voir l'influence du contraste forcé de températures au sol sur la dynamique du front.

Pour ce qui est de la dynamique du front et du jet de basses couches, on peut dire que lorsque le contraste de Thêta en basses couches est très important dans une zone barocline comme la perturbation d'hier, la circulation géostrophique de basses couches va avoir tendance a créer un gros déséquilibre entre le champ de masse (pression) et de température potentielle.

Il va donc y avoir création d'une circulation secondaire importante pour maintenir l'"équilibre" du vent thermique, d'où de fortes ascendances dans l'air chaud (subsidence dans l'air froid antérieur) et surtout un jet de basses couches avec une composante qui coupe les isohypses afin de ramener des Thêta basses vers les Thêta élevées.

[Cotissois 31]

Oui, grosse bourde sur le vent géostrophique qui souffle bien sûr tangent aux isohypses, et pas perpendiculaires.

Gombervaux ; oui, le champ de thetaE permet de bien repérer les fronts. Ici, le front était net mais j'insiste plus sur le contraste de température (potentielle) qui était beaucoup plus parlant et permet d'appliquer la relation du vent thermique.

Hailstone : sans maîtriser totalement, je sais que le maintien de l'équilibre du vent thermique nécessite une circulation verticale lorsqu'il y a une advection de température.

Mais là le vent au sol s'est organisé en une ligne de convergence (sorte de jet de très BC) quasi-stationnaire (le vent tourne à l'ouest vers 9h le matin à Brest, vers 19h le soir à Rennes !) alors que le flux était rapide d'ouest-sud-ouest en altitude. Et dans le cas d'un front quasi-stationnaire, aucune advection n'arrive à l'emporter nettement sur l'autre. Par contre, à 850 l'advection chaude était nette, alimentant les ascendances.

Quand tu dis que le jet coupe les isohypses pour ramener les basses températures (potentielles) vers les hautes, je ne vois pas trop ?

[yvo]

J'ai un peu de mal à suivre. Pratiquement, ce jet de basse couche est il visible sur une carte et laquelle ou comment la trouver, ou alors c'est juste une différence vectorielle, je dirais théorique, qu'il faut imaginer en comparant plusieurs cartes.

Je pensais naïvement qu'il y avait un rapport plus ou moins lointain avec les rafales, même exagérées, que l'on peut visualiser à 925hPa.

[hailstone]

Ici, le front était net mais j'insiste plus sur le contraste de température (potentielle) qui était beaucoup plus parlant et permet d'appliquer la relation du vent thermique.

Hailstone : sans maîtriser totalement, je sais que le maintien de l'équilibre du vent thermique nécessite une circulation verticale lorsqu'il y a une advection de température.

Mais là le vent au sol s'est organisé en une ligne de convergence (sorte de jet de très BC) quasi-stationnaire (le vent tourne à l'ouest vers 9h le matin à Brest, vers 19h le soir à Rennes !) alors que le flux était rapide d'ouest-sud-ouest en altitude. Et dans le cas d'un front quasi-stationnaire, aucune advection n'arrive à l'emporter nettement sur l'autre. Par contre, à 850 l'advection chaude était nette, alimentant les ascendances.

Quand tu dis que le jet coupe les isohypses pour ramener les basses températures (potentielles) vers les hautes, je ne vois pas trop ?

Bonjour,

Revenons à ce front chaud de Dimanche (responsable de quelques noeuds au cerveau autant en prévi qu'en obs finalement!) ... et oublie un moment cet histoire de jet qui coupe les isohypses (c'est ni plus ni moins une partie de la circulation agéostrophique, mais pas forcément pertinente pour expliquer le jet de BC, enfin je ne crois pas, parfois je m'embarque dans des trucs ...)

Dimanche donc, la masse d'air antérieur au front était très froide surtout en très basses couches (suite à quelques jours de flux de NE glacial et de fort rayonnement nocturne sur le pays). Le froid était essentiellement marqué dans la couche limite atmosphérique (par exemple dès 850 hPa Dimanche matin si je me souviens bien on était à peine négatif alors qu'il y avait encore des -5/-8°C au sol). La perturbation, sur le proche atlantique avait du connaître de la surface jusqu'à la tropo une belle interaction en VV et tourbillon avec de l'air chaud jusqu'en basses couches en phase avec l'anomalie d'altitude. En arrivant sur des basses couches très froides, le gradient de température potentielle dans les 1000 premiers mètres de l'atmosphère a dû automatiquement se renforcer tandis que plus haut, et même vers 850 hPa, l'apport d'air doux lié à la perturbation a pu se faire sans trop de problèmes, avec toujours des VV assez costauds entre 850 hPa et la tropo (pluies assez actives). En revanche, peu à peu, si on se place en un endroit donné à l'arrivée du front sur l'intérieur du pays, l'activité frontale ne pouvait que commencer au-dessus de 1000m car les fortes températures potentielles de très basses couches se trouvaient bien plus à l'ouest avec une forte inclinaison dans les 1000 à 1500 premiers mètres d'atmosphère d'ouest en est. Si on veut parler en termes de front chaud, on peut dire que le front était par endroits déjà passé à 850 hPa alors qu'en surface il était encore situé 200 km plus à l'ouest. Avec ça, le noyau de tourbillon associé à la perturbation a dû être très incliné avec l'altitude dans les très basses couches, avec des vents de direction très différentes donc. A l'avant du noyau de tourbillon en très basses couches, étant donné le très fort contraste thermique on a dû avoir des isolignes de tourbillon très rapprochées, favorables à ce jet vers 1000m d'altitude. A partir de 850 hPa, le contraste thermique étant moins forcé (puisque moins d'air froid antérieur), les isolignes ont dû être un peu moins serrées et vue l'inclinaison avec l'altitude il est compréhensible d'avoir une différence de direction. En gros il faut s'imaginer une surface frontale (délimitée par une isoligne de tempé potentielle par exemple) très inclinée entre 500 et 1500m d'altitude avec un fort pincement des isothermes à ce niveau là et un pincement plus relâché vers le haut.

Ensuite, s'il faut que le vent thermique vienne mettre son grain de sel dans l'histoire... je ne sais pas quoi rajouter par rapport à ce qui a déjà été dit! Si quelqu'un a une idée brillante...

[Cotissois 31]

J'ai bien compris le fait que le front était plus marqué à 1000 qu'à 850, et que le front chaud s'est incliné en basses-couches.

Tu voudrais donc dire que le resserrement des isothermes/isotheta avec l'opposition entre l'air froid continental et l'air doux océanique a accéléré le tourbillon frontal, donc le flux de sud à l'avant, qui par un jeu de rétroaction a limité l'advection chaude et donc la progression du front ?

Là où je trouve cette situation très singulière, c'est que d'habitude même avec l'air froid au sol, le flux garde une composante faisant avancer le front rapidement. Il faudrait que je retrouve le cas du big épisode de verglas avec un cas d'école de front chaud précédé d'air très froid et sec.

On a envie de dire que l'air froid a forcé l'air chaud à monter dessus, mais là ce serait du réchauffé !

En tous cas, la situation avait été bien appréhendée par le modèle de météociel qui voyait très bien le front "bloquer" au sol

yvo : attention, tu mélanges... le jet et les rafales c'est du vent réel. C'est le vent thermique qui est une différence vectorielle (on devrait l'appeler le vecteur thermique). Ce vent thermique permet d'expliquer intuitivement les jets baroclines (front stationnaire/ondulant) ou de front froid. Pour les fronts chauds justement c'est le sujet discuté ici.