Modèles et orages

[chris68]

J'ai douté un moment de la possibilité d'une tornade dans ce cas d'Equeurdreville, ce qui est sans doute une erreur, et voici une "règle" affichées sur les cartes de lightningwizard :

"Des épisodes de micro-rafales sont possibles si la différence de theta-e entre la surface et l'altitude (en-dessous quand même de 500 hPa) est supérieure à 20°" (Atkins & Wakimoto, 1991)"

Il semble que Atkins et Wakimoto se soient basés sur les orages américains, donc pas toujours comparables avec ce qui se passe en France, néanmoins ils précisent que les orages observés ne donnant pas de micro-rafales étaient caractérisés par une situation météo avec une différence de thetaE inférieur à 13°.

Pour le cas du PdC...

Le sondage le proche (Trappes) de 12z présentait un profil assez similaire à celui de droite du schéma suivant (dans la forme)

L'analyse GFS présentait un indice KO (gradient moyen de theta-e) de -12° donc une possiblement des différences supérieures à 15°

Si l'air s'est humidifié en soirée près du sol, le gradient a pu encore augmenter.

Bref les conditions étaient plutôt compatibles avec la possibilité de micro-rafales.

Ci dessus, le début de réflexion de Côtissois22 sur les conditions de formation des micro-rafales et de la possibilité de l'anticiper sur les modèles. Ce sujet aura pour but de nous éclaircir sur les conditions de formation des différents phénomènes orageux (indices d'instabilité, rôle des vents, de la température ect...) et aussi sur l'analyse de certaines cartes issues des modèles et qui pourront nous servir en prévision mais aussi en analyse à postériori.

[chris68]

Voilà la carte qui permet de donner un ordre de probabilité de rafales descendantes et leur force potentielle (si j'ai bien compris les explications de Côtissois qui l'avait déjà montrée dans un topic récemment).

La plage de couleur indique les zones à risque et les vitesses potentielles des rafales. Mais j'ai du mal à trouver la signification des lignes bleues (qui doivent montrer le delta de la theta E) Veuillez excuser mes grosses lacunes en maths (je ne suis pas matheux) mais quel signification a déjà Delta (est-ce un gradient?)

Sinon, voici le lien vers l'étude de Atkins & Wakimoto:

Atkins & Wakimoto

[Damien49]

Merci Chris68 (et Cotissois22 aussi), très intéréssant tout ça.

Delta désigne en math une variation (pression) ou une intervalle (temps). Donc là sans doute la variation des température potentielle équivalente. Ce qui est très utile pour analyser les pertes-gains de chaleurs. A savoir que sur une carte de ThétaE, ce sont justement les zones de variations brutales que l'on regarde pour observer les zones frontales.

[vortex59]

Merci Chris68 (et Cotissois22 aussi), très intéréssant tout ça.

Delta désigne en math une variation (pression) ou une intervalle (temps). Donc là sans doute la variation des température potentielle équivalente.

L'indice de Wakimoto, dit "delta Theta-e", consiste à calculer la différence entre la Théta-e au niveau du sol et la Théta-e la plus basse entre les niveaux 1000 et 500 hPa. Pour parler plus simplement, plus l'air sera sec en altitude et humide près du sol, plus l'indice de Wakimoto va grimper.

L'expérience montre qu'au-delà de 13°C d'écart, le risque de micro-rafales devient POTENTIELLEMENT significatif. Pour info, il atteignait 22°C sur le Nord - Pas de Calais le 19 juillet 2006, journée où deux orages à micro-rafales se sont produits.

Emmanuel

Association Météorologique du Nord - Pas de Calais

[Damien49]

Ok c'est donc une variation verticale et non horizontale dans le temps comme je le pensais. Merci vortex59 de la précision.

[vortex59]

Ok c'est donc une variation verticale et non horizontale dans le temps comme je le pensais. Merci vortex59 de la précision.

C'est en effet un delta vertical dont il s'agit. /public/style_emoticons/'>http://forums.infoclimat.fr/public/style_emoticons/default/original.gif

[chris68]

Merci beaucoup à vous deux, c'est déjà plus clair. Par contre, je n'arrive pas à lire cette valeur sur la carte? Est-ce les lignes de couleurs? Dans ce cas les lignes avec le chiffre 4 ou 2 signifient une différence verticale de 4 ou 2°C entre la theta E de surface et la valeur la plus basse de la couche 1000-500hpa.

En fait, je pense plutôt que les lignes représentent la formule T2m - Tdowndraft.

[vortex59]

En fait, je pense plutôt que les lignes représentent la formule T2m - Tdowndraft.

C'est bien cela. L'indice de Wakimoto n'est pas tracé sur cette carte.

A l'heure de la carte que tu as prise en exemple, le Delta Théta-e était de -1,1°C à Lille

Emmanuel

Association Météorologique du Nord - Pas de Calais

[Cotissois 31]

Ok, merci des précisions sur cet indice de theta-e vortex59, j'avais lu le dossier de votre association justement, sur l'épisode de micro-rafales que j'ai évoqué. A propos, tu n'aurais pas enregistré les cartes correspondantes de lightingwizard ?

Les autres indices sont légèrement différents :

- les couleurs c'est une estimation des rafales convectives. Quand le profil est instable thermodynamiquement, le vent de basse altitude peut être rabattu au sol par de soudains mouvements descendants. Bien visible avec les tempêtes.

- Les lignes de couleurs sont un peu comme le delta theta-e, mettant plus précisément en avant le contraste entre l'air au sol et l'air d'altitude éventuellement rabattu au sol. Je ne sais pas comment est calculée exactement la T downdraft.

J'ai parlé avant du KO index. Il mesure la différence moyenne de theta-e entre les niveaux superficiels (1000-850 hPa) et les niveaux moyens (700-500 hPa).

Ce n'est pas le sujet des micro-rafales, mais le gradient vertical de theta-e décrit aussi l'instabilité potentielle, c'est à dire l'évolution de stabilité d'une couche d'air soulevée entièrement.

edit :

bonne initiative d'avoir ouvert un sujet spécifique Chris /emoticons/smile@2x.png 2x" width="20" height="20">

[chris68]

J'ai parlé avant du KO index. Il mesure la différence moyenne de theta-e entre les niveaux superficiels (1000-850 hPa) et les niveaux moyens (700-500 hPa).

Voilà une carte représentant les valeur du KO index. Ce sont donc les isolignes associées aux vent verticaux à 500hpa. On peut donc également en déduire que plus celui-ci est important (vers le négatif), plus la masse d'air sera instable. Le KO index a t'il un rôle direct dans la formation de micro rafales comme l'indice de Wakimoto ou est-ce un indice plus général d'instabilité?

Ha parfait, j'ai même trouvé sa formule:

Formule du KO :

KO=THTE (500hpa)+THTE (700hpa)-THTE (850hpa)+THTE (1000 hpa)

C'est un indice intéréssant car on l'utilise en Europe et il met en évidence l'instabilité latente de l'atmosphère.

1 valeur <0 indique une masse d'air potentiellement instable.

Et du coup ça répond un peu à ma question. C'est plus un indice général à mon avis, de même que le Li ou le CAPE.

[Gombervaux]

[Et du coup ça répond un peu à ma question. C'est plus un indice général à mon avis, de même que le Li ou le CAPE.

Il me parait illusoire d'aller chercher quelquechose de plus, que ce que peut nous donner un modèle à maille large respectant l'hydrostatisme.les phénomènes inférieurs à la maille et au pas de temps n'existent pas et sont indécelables.

Le modèle reste cohérent avec lui même.

[vortex59]

Bonjour,

la formule du KO est bien celle que tu donnes. Il s'agit comme tu le dis aussi d'un indice d'instabilité potentielle, dont les valeurs deviennent significatives quand elles passent sous le 0.

Bon dimanche,

Emmanuel

Association Météorologique du Nord - Pas de Calais

[snowman43]

Bonjour,

Le KO index est indice très utile pour connaître l'instabilité d'une masse d'air, on peut le couper avec l'eau précipitable sur la colonne d'atmosphère .

http://gfs-visu-engine.meteorologic.net/ma...32f419d4ef7.png

Ou encore l'évaporation potentielle de surface.

http://gfs-visu-engine.meteorologic.net/ma...fc1caa8c326.png

Coupé au cape il permet de bien situer les zones instables et leurs potentiels.

http://gfs-visu-engine.meteorologic.net/ma...ec210820fab.png

Tout seul il n'apporte pas assez d'informations, il faut absolument le couper avec d'autres indices.

[Cotissois 31]

Gombervaux : c'est bien l'utilité des indices. D'ailleurs le modèle se sert des profils verticaux pour calculer sa propre convection.

Je précise pour l'instabilité potentielle : vous prenez une épaisseur d'air, elle a un certaine stabilité. Lorsque toute la couche est soulevée, sa stabilité change si la condensation n'intervient pas au même moment en haut et en bas. Pour savoir si ça va condenser par le haut ou par le bas, il faut regarder le gradient vertical de theta-e de la couche considérée, ce que montre rapidement le KO index (pour la couche 1000-500 hPa).

On peut présenter un autre indice qui va servir à expliquer un 3e...

Le KI (soaring index). Il met en valeur le potentiel humide et instable entre 850 et 500 hPa. PLus il est élevé dans une pertubation, plus les pluies risquent d'être fortes et irrégulières. Risque d'orages si couplé à une instabilité de surface.

http://www2.wetter3.de/Animation_06_UTC/00_24.gif

D'où le Thompson index présenté sur lightningwizard. Il ajoute au KI le LI (Lifted Index). Il révèle bien les zones où l'air de surface est instable, et couplé à un air humide et instable à altitude moyenne. Lorsqu'il est très fort, gros risque d'orage.

http://lightningwizard.estofex.org/Europe/gfs_kili_eur0.png

nb : attention, tous les indices tenant compte des conditions de surface (CAPE, LI, KO) dépendent de la bonne prévision du modèle en température et humidité de surface...

[Gombervaux]

Gombervaux : c'est bien l'utilité des indices. D'ailleurs le modèle se sert des profils verticaux pour calculer sa propre convection.

Non, l'atmosphère est calculée cellule par cellule, couche par couche et les profils verticaux sont générés après coup, à la demande, en général, terriblement lisses et pratiquement inexploitables.Beaucoup de personnes s'imaginent qu'on peut voir dans un modèle, plus que les sorties finales (pluies, humidité, vent et pression).

Ce n'est pas possible: Chaque modèle est cohérent avec lui même de A à Z.

Et puis la convection, dans les modèles actuels, elle est pas bien là :!:

L'autre problème pour déceler la convection, c'est la mauvaise prise en compte des bases couches par les modèles.

Il est clair qu'une zone instable au dessus de la 850 (indice KO) n'est pas une condition suffisante au déclanchement de la convection.

Mais c'est pareil pour la CAPE. Si le modèle n'évalue pas bien la CIN (inibition convective) située essentiellement en basse couche, l'indice de Cape ne sert à rien.

[Cotissois 31]

Non, l'atmosphère est calculée cellule par cellule, couche par couche et les profils verticaux sont générés après coup, à la demande, en général, terriblement lisses et pratiquement inexploitables.

Beaucoup de personnes s'imaginent qu'on peut voir dans un modèle, plus que les sorties finales (pluies, humidité, vent et pression).

Ce n'est pas possible: Chaque modèle est cohérent avec lui même de A à Z.

Et puis la convection, dans les modèles actuels, elle est pas bien là /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20">

L'autre problème pour déceler la convection, c'est la mauvaise prise en compte des bases couches par les modèles.

Il est clair qu'une zone instable au dessus de la 850 (indice KO) n'est pas une condition suffisante au déclanchement de la convection.

Mais c'est pareil pour la CAPE. Si le modèle n'évalue pas bien la CIN (inibition convective) située essentiellement en basse couche, l'indice de Cape ne sert à rien.

Pour paramétriser la convection, il faut bien des seuils, et les modèles se basent sur le profil vertical, ce dernier dépend évidemment des données calculées dans la partie dynamique donc hydrostatique (pour un modèle hydrostatique). Je l'ai lu, ce n'est pas une déuction hâtive de ma part.

Sinon je suis d'accord que les indices dépendent du fait que le modèle calcule bien les données de basse-couche. En été, il est intéressant de comparer le point de rosée prévu et le point de rosée réel, on voit bien pourquoi le CAPE est souvent surestimé.

Pour remédier à cela, les cartes de CAPE moyenné sur une couche (MLCAPE) sont intéressantes.

Ce soir, le KO et le MLCAPE sont plutôts élevés à l'avant du front, ce qui témoigne d'une situation bien instable. Ce que GFS n'a pas maîtrisé c'est que l'humidité est localement suffisante en BC pour faire naître des Cb.

[Gombervaux]

Plutôt que parler des modèles en général, on va parler de GFS; puisque c'est une carte de ce modèle qui est citée.

GFS nous donne sur plusieurs cartes différents indices d'instabilité.

Ces indices sont calculés en fin de run , une fois l'état de l'atmosphère calculé pour chaque échéance.

En aucun cas GFS nous donne la carte des endroits où se déclancheront les phénomènes convectifs.

GFS nous donne des indices à nous de trouver où aura lieu la convection.

Les phénomènes convectifs ne peuvent être pris en compte que par des modèles de maille de l'ordre du kilomètre; c'est pour celà que j'ai d'ailleurs, quelques doutes sur Arome (2,5 km); mais aucun doute sur l'incapacité de GFS ou Arpège ou CEP à traiter les phénomènes convectifs.

C'est pour celà que quelque soient les calculs effectués sur les propres résultats d'un modèle, rien ne pourra être plus précis que ce qu'il a déjà donné.

Il est impossible avec un modèle de 40 km de voir ou deviner un phénomène de 30 km d'étendue. Il est obligatoirement ignoré.

De plus , il est impossible par exemple d'avoir de la pluie ailleurs que là où le modèle en a mis. Sinon, il ne serait pas cohérent.

[chris68]

Plutôt que parler des modèles en général, on va parler de GFS; puisque c'est une carte de ce modèle qui est citée.

GFS nous donne sur plusieurs cartes différents indices d'instabilité.

Ces indices sont calculés en fin de run , une fois l'état de l'atmosphère calculé pour chaque échéance.

En aucun cas GFS nous donne la carte des endroits où se déclancheront les phénomènes convectifs.

Les phénomènes convectifs ne peuvent être pris en compte que par des modèles de maille de l'ordre du kilomètre; c'est pour celà que j'ai d'ailleurs, quelques doutes sur Arome (2,5 km); mais aucun doute sur l'incapacité de GFS ou Arpège ou CEP à traiter les phénomènes convectifs.

C'est pour celà que quelque soient les calculs effectués sur les propres résultats d'un modèle, rien ne pourra être plus précis que ce qu'il a déjà donné.

Il est impossible avec un modèle de 40 km de voir ou deviner un phénomène de 30 km d'étendue. Il est obligatoirement ignoré.

De plus , il est impossible par exemple d'avoir de la pluie ailleurs que là où le modèle en a mis. Sinon, il ne serait pas cohérent.

C'est logique ça. Le but initial, c'était de trouver des indices vus par les modèles et qui pourraient expliquer des phénomènes de méso échelle comme l'indice de Wakimoto pour les micro rafales. Par exemple, dans l'enquête du NPDC, le modèle n'a fait qu'apporter un élément dans l'analyse qui, couplé avec les observations faites sur le terrain et d'autres outils (radars, radiosondages ect...) permet d'aboutir à une conclusion vers un phénomène plutôt qu'un autre.

Pour nos prévi', je ne connais personne parmis les confirmés de ce forum qui va nous prévoir de l'orage sur une zone Z parce que GFS y met un Li de -9, un CAPE à 2500j/kg ect.... D'où ta citation

GFS nous donne des indices à nous de trouver où aura lieu la convection.

que je partage totalement.

[snowman43]

Un modèle avec la maille de GFS ne permet pas de prévoir les phénomènes convectifs, sa maille nous permet de donner un indice de probabilité de déclenchement de phénomènes convectifs.

Ensuite c'est un suivis avec les radars, les images sat et les observations qui permet de localiser les phénomènes convectifs précisément.

Je ne pense pas qu'un jour on pourra prévoir toutes les convections, on donnera toujours une probabilité mais avec une maille bien plus petite.

A voir dans les prochaines années.

Sinon pour demain, une bonne zone instable devrait arriver par la Bretagne dans l'après midi avec l'arrivée de l'anomalie sèche.

Des pluies orageuses probablement à son passage de l'estuaire de la Loire à Caen.

[Damien49]

Tout à fait Snowman.

Perso, je trouve bcp plus fiable à court terme d'analyser une image satellite ou radar, qu'un modele pour prévoir un orage.

[js13120]

Tout à fait Snowman.

Perso, je trouve bcp plus fiable à court terme d'analyser une image satellite ou radar, qu'un modele pour prévoir un orage.

Pour ma part, je trouve que tout est complémentaire... mieux vaut procéder de façon schématique pour les orages, c'est à dire d'analyser finement sur le modèle le jour avant l'épisode concerné, de bien garder à l'esprit chaque élément déclancheur ou inhibiteur de la convection. Ensuite en temps réel on compare le modèle et la réalité. Généralement, une simple comparaison de la 1.5PVU avec l'image WV peut suffire, on peut aussi coupler les VV, l'HR de l'étage moyen pour voir si tout est conforme. Il y a des pièges plus ou moins faciles à éviter... genre quand le modèle à zappé une convection secondaire qui a finit par bouffée l'énergie apporter par l'anomalie chaude de t'w ou Te, en plus souvent ça se finit par l'étalement du CB et un passage en STF des nuages à l'étage moyen/inf. Là on peut se dire que quand le gros des forçages arrivera on aura une grande perte du potentiel convectif.

On peut aussi vérifier sur les RS si tout est conforme à la prévision... bref tout ça c'est du domaine de la prévi immédiate mais je trouve très important de recouper modèle et réalité, comme ça on voit dans un premier temps ce qui déclanchera ce qu'on attend puis on le repère ensuite sur les radars/sat. Si le modèle est un peu HS on rectifie le tir en imaginant ou seraient les élements déclancheurs. Enfin c'est ma conception de la prévi orageuse.

[Damien49]

Oui tout est complémentaire. Mais on a chacun nos petites préférences et tambouilles perso, pour faire la meilleure soupe.

[Cotissois 31]

Pourtant si, tous les modèles déclenchent leur propre convection maille par maille, avec une fiabilité moyenne certes, mais avec cohérence quand même.

Si un modèle prévoit ou pas de la convection, c'est pour une raison. Elle n'est pas compliquée à comprendre, il suffit de voir les indices d'instabilité et l'humidité, et les vérifier. (hier, GFS ne prévoyait pas de convection parce que l'air était prévu trop sec)

Ce qui est par contre très dur à prévoir c'est la localisation et l'intensité précises de la convection, car c'est elles entre autres qui détermine la possibilité d'orages pour telle région, sachant que le modèle ne peut gérer toutes les interactions.

Un modèle donne les pluies convectives, mais c'est assez illusoire de se baser là-dessus pour anticiper la violence d'un orage (les pluies convectives mettent plus en évidence le potentiel humide que le potentiel instable)

Les prévisions convectives sont un bonus qu'il est intéressant de voir, mais pas à prendre à la lettre bien sûr.

[le-an]

Si un modèle prévoit ou pas de la convection, c'est pour une raison. Elle n'est pas compliquée à comprendre, il suffit de voir les indices d'instabilité et l'humidité, et les vérifier. (hier, GFS ne prévoyait pas de convection parce que l'air était prévu trop sec)

La convection dans le SO hier soir a démarré à l'étage moyen (Cb acgen), ce qui rend la prévision encore plus délicate.

[Cotissois 31]

Ce serait pas étonnant puisque c'était trop sec en surface, en effet ça complique la prévision

Un petit applet sympa pour comprendre comment évolue quelques indices (LI, KI, TTI, SI) et autres paramètres (LCL, EL, LFC) en fonction du profil, on visualise aussi le CAPE en voyant la position de la courbe rose par rapport au profil de l'air en rouge.

http://itg1.meteor.wisc.edu/wxwise/Ackerma...1/TW_Index.html

On vérifie que si on refroidit l'air à 700 ou 400 hPa, le LI ne bougera pas, mais par contre si on refroidit l'air pile à 500 hPa, le LI baisse.

Il y a d'autres applets très intéressants (et plutôt funs) sur ce site http://itg1.meteor.wisc.edu/wxwise/AckermanKnox/ notamment celui sur les tornades