Modèles et orages

[chris68]

J'aimerais qu'on parle un peu d'intrusions sèches, car c'est encore un peu flou pour moi. Je sais qu'une intrusion sèche à l'étage moyen (700 à 500hPa) pas trop épaisse cependant, peut booster une convection car une particule chaude et humide se retrouvera encore plus légère par rapport à un environnement soudainement plus sec. J'ai bon jusque là?

Mais c'est encore flou quant à l'origine de ces intrusions. Sont-elles liées à l'arrivée d'un air plus frais à l'arrière d'un front froid par exemple? Ou sont-elles peut être liée à l'anomalie de tropo? Quelles incidences ont-elles sur une situ orageuse mis à part cette amplification convective? Comment peut-on les anticiper? Perso, je les voyais surtout sur les coupes verticales de Météo Ciel (actuellement en panne). Y a t'il d'autres supports?

[Météofun]

En ce qui concerne l'air sec, certes, de l'air sec est plus dense que de l'air humide, mais attention aux ordres de grandeurs ... Pour calculer les épaisseurs atmosphériques, on utilise la température virtuelle, c'est ni plus ni moins la température de l'air qu'il faut pour avoir la densité (les épaisseurs sont liées à la densité) que l'air humide en question. La formule de la température virtuelle est la suivante :

Tv = T*((1+1.608*r)/(1+r)) avec r le rapport de mélange.

Prenons un cas extrême avec une température de -15°C à 500 hPa.

Dans le cas où l'air est parfaitement sec, on a, par définition, Tv=T=-15°C

Dans le cas où l'air est complètement saturé, on a r=2.4g/kg=2.4*10^-3, d'où :

Tv = ((273.15-15)*((1+1.608*2.4*10^-3)/(1+2.4*10^-3)))-273.15 = -14.6°C

En gros, pour ce cas extrême (air totalement sec contre air saturé, la différence de densité est gommée si on change la température de 0.5°C à 500 hPa ! Et encore, dans le cas réel, on n’a jamais de l'air totalement sec ! C'est moins évident plus bas, où la température est plus élevée, et donc les différences de rapports de mélange sont susceptibles d'être plus fortes. Mais d'un autre côté en bas on a besoin d'air chaud et humide ... Il n'y a pas de réponses toutes faites là, il faut regarder la dynamique thermique, l'influence de l'ensoleillement, ...

Voilà ce que l'on peut dire pour l'influence de l'air sec en altitude pour la convection par l'intermédiaire des changements de densité. Après, je vois deux aspects différents. Le premier est indirect. A savoir, une intrusion sèche en altitude peut être le résultat d'un forçage stratosphérique (anomalie de tropo) et donc éventuellement d'un forçage dynamique par advection de Ta ou d'une anomalie froide (rôle sur le profil thermique). Par contre, je renouvelle ma prudence à propos des forçages dynamique sur la convection ... Ils ont trois rôles principaux (du moins c'est ce à quoi je pense là comme ça, mais je peux peut-être en oublier un ou deux).

1) En cas de perturbation pluvieuse avec une instabilité conditionnelle dont la « stabilité à la petite perturbation » diminue avec l'ascendance. Ca marche dans les fronts froids, par exemple. C'est aussi bien souvent comme ça que démarre l'instabilité à l'étage moyen.

2) Même chose que précédemment, mais plus discrètement puisqu'en air sec (mais 1) et 2)), c'est la même chose dans le fond)

3) en favorisant l'environnement à certain endroit, on peu favoriser l'organisation des systèmes convectifs entre eux (lignes de grain, orages en V, orages à protubérances multicellulaires, ...)

Mais l'influence de ce qui se passe dans les basses couches ne doit absolument pas être occulter par ce qui se passe en altitude ! En fait c'est un peu hors sujet, mais c'est important si on veut raisonner sur les forçages avec l'humidité, ce qui soit-dit en passant n'est pas toujours parfaitement bien corrélé : voire l'exemple de la ligne de grain sur l'IDF où la zone la plus sèche en altitude est passé bien avant la ligne de grain ... (et zut, je reviendrai sur cet exemple plus tard, y’a Dundee qui est en rade).

Enfin, et c'est peut-être le plus important, une injection d'air sec en altitude peut favoriser les organisations orageuses. En effet, imaginons une limite sèche bien nette et un mouvement convectif qui se développe à son interface. La turbulence convective permet un mélange, même faible, avec l'air environnant. Si l'air est sec, le brassage convectif provoque une évaporation, donc un refroidissement, donc une diminution des ascendances voire une subsidence. Du coup, avec une limite sèche bien nette on peut arriver dissocier le courant ascendant de la subsidence en favorisant l'évaporation d'un côté et permettre ainsi l'organisation de la cellule (avec d'autres aspects, tel que le cisaillement).

En suite, avec une simple zone d'air sèche, sans forcément de limite nette, on arrive aussi à favoriser l'organisation. En effet, la convection n'est pas parfaitement symétrique et de multiples anomalies transforment la convection en permettant par exemple une nouvelle poussée à un endroit, laissant l'autre en « roue libre ». Du coup, l'air sec va se dépêcher d'attaque ce côté et on arrive à un résultat similaire. Parmi ces anomalies on peu citer en priorité le cisaillement qui peut favoriser un côté, ou encore la distribution des anomalies chaudes près du sol.

Pour les repérer, c’est clair que les coupes, c’est pas mal. Sinon, les cartes à niveaux variables. Sur ce point, Meteoblue est vraiment pas mal du tout avec ces serveurs dynamiques (coupes, multi-niveaux, sondages, … avec GFS et NMM) :

Météoblue : http://www.meteoblue.ch/

Serveur dynamique (enregistrement gratuit mais obligatoire) : http://www.meteoblue.ch/my/index.html

Sinon, on aussi pas mal de modèles qui propose l’humidité à 700 hPa (mais c’est vrai que c’est un peu bas parfois) : GFS, BOLAM, ....

J'espère ne pas avoir dit de bêtises et je laisse les autres compléter ce que j'ai probablement oublié ...