Tempêtes en moyennes latitudes et évolution climatique

[Damien49]

A Damien

Merci pour le lien, vraiment formidable, c'est exactement le niveau d'explication que je cherchais pour commencer à creuser la question et que je ne trouve pas dans les bouquins. Bravo pour la pédagogie.

C'est simple, je suis géographe de formation et non météorologue Moi les équations ouilles. Je suis vite limité dès que ça parle de tourbillons potentielles etc....

Sinon oui une coquille s'est glissé pardon. C'est bien troposphère qu'il fallait lire.

Pour le jet stream, je vois pas quoi d'autre dire de plus que Chris68, merci à toi pour l'explication /emoticons/smile@2x.png 2x" width="20" height="20">

Pour le reste, je pense qu'un méteofun, un js, un cotissois ou un gombervaux... pourrait vous éclairer d'avantage et moi aussi pour la même occasion /emoticons/tongue@2x.png 2x" width="20" height="20">

Mais je pense que c'est ça, enfin c'est l'explication que je m'en fait aussi :

mais si la réponse est que cette anomalie est causée par un résidu d'activié cyclonique dans le tropo, ça me convient.

Y'a 6 mois, une anomalie de tropopause, c'était pour moi encore bien obscure aussi.

[Patricia Régnier]

Je sais bien que tout se tient et qu'une fois le système enclenché, tout concourt à le maintenir sinon il ne serait pas là mais il y a forcément un évènement déclenchant (ne serait ce que du style papillon : résidu d'un orage ou d'une perturb précédente ou autre chose)

Merci en tout cas et bonne fin d'année.

Je me fais le porte-parole de l'ARFA car je suis la seule à être inscrite sur les forums d'infoclimat. Nous pensons que l'événement déclenchant provient de l'activité du soleil et du taux protons et d'électrons modifié par cette action électrique sur l'atmosphère. La variation de densité des jets de protons et d'électrons agissent comme "la cuillère qui agite le contenu de la tasse pour le diluer" image expliquée par J.M Meunier.

Pour ce qui s'en suit vous savez très bien détailler, d'ailleurs j'essaie de comprendre et c'est plutôt ardu.

Bonne fin d'année, et n'oubliez pas c'est la "cuillère" qui pemet de faire tourbillonner le contenu de vos tasses de café ! :!:

[Cotissois 31]

Merci pour le schéma qui résume bien :!:

Pour les anomalies de tropopause, on peut pas vraiment parler d'apparition/disparition, puisqu'elles tendent à se conserver. On le voit bien sur une animation de la hauteur de la tropopause : http://www.meteociel.fr/modeles/gfse_carte...de=0&mode=4 (faites défiler le curseur à gauche pour animer). L'explication théorique vient du fait que le tourbillon potentiel (TP) d'une particule se conserve si celle-ci n'échange pas de chaleur avec les autres (adiabatisme). C'est-à-dire que si un air stratosphérique (de fort TP) se trouve anormalement bas, créant l'anomalie de tropopause, il tend à y rester (pour être exact, il tend à suivre à un niveau isentrope) avec le même TP, tout en naviguant suivant les flux d'où la déformation des anomalies, mais de façon assez conservative. Et donc il n'y a pas d'histoire de résidus, contrairement en surface où les advections ou autres tourbillons évoluent rapidement, en fonction de la dynamique. Par exemple, dire qu'une tempête tropicale évolue en extra-tropicale, c'est dire que le tourbillon et l'air chaud résiduels du sytème tropical sont employés pour former une cyclogénèse (de type barocline) lorsqu'une anomalie de tropopause (et la proximité d'un air froid) se manifeste.

[sirius]

Merci pour le schéma qui résume bien :!:

Pour les anomalies de tropopause, on peut pas vraiment parler d'apparition/disparition, puisqu'elles tendent à se conserver. On le voit bien sur une animation de la hauteur de la tropopause : http://www.meteociel.fr/modeles/gfse_carte...de=0&mode=4 (faites défiler le curseur à gauche pour animer).

Désolé, je ne vois pas ce qu'il y a à voirs (sauf qu'il y a plein de choses évidemment) . L'altitude de la tropause, c'est quelle série?

L'explication théorique vient du fait que le tourbillon potentiel (TP) d'une particule se conserve si celle-ci n'échange pas de chaleur avec les autres (adiabatisme). C'est-à-dire que si un air stratosphérique (de fort TP) se trouve anormalement bas, créant l'anomalie de tropopause, il tend à y rester (pour être exact, il tend à suivre à un niveau isentrope) avec le même TP, tout en naviguant suivant les flux d'où la déformation des anomalies, mais de façon assez conservative. Et donc il n'y a pas d'histoire de résidus, contrairement en surface où les advections ou autres tourbillons évoluent rapidement, en fonction de la dynamique. Par exemple, dire qu'une tempête tropicale évolue en extra-tropicale, c'est dire que le tourbillon et l'air chaud résiduels du sytème tropical sont employés pour former une cyclogénèse (de type barocline) lorsqu'une anomalie de tropopause (et la proximité d'un air froid) se manifeste.

PAs d'histoire de résidus, OK. Oui mais là, ça ne va plus puisqu'on retombe dans le même travers puisque tu parkles d'air strato anormalemenyt bas. Pourquoi est il anormalement bas?

Tu me diras qu'il n'a pas de raison d'être exactement à la même altitude partout mais ça suffit pas vraiment.

La suite de ton paragraphe ne me pose aucun pb (on a une source froide plus une chaude, c'est parfait et je comprends la dynamique impliquée) mais je bute sur cette anomalie.

[chris68]

Désolé, je ne vois pas ce qu'il y a à voirs (sauf qu'il y a plein de choses évidemment) . L'altitude de la tropause, c'est quelle série?

C'est celle qui t'es présenté: Altitude 1.5 PVU. On voit clairement (en faisant défiler par le curseur à gauche) que ces anomalies (en bleu foncé voir violet) perdurent et se déplacent sur de très longues distances (centaines de km).

Pour que ce soit plus concret:

La coupe modèle d'aujourd'hui 13h00:

L'image sat vapeur d'eau corespondante approximativement 12h00:

Attention, ces images ne sont pas permantes (elles changent au gré des réactualisations)

On voit bien l'anomalie de tropo sur l'Ouest de Irlande (matérialisée en bleu-violet sur le modèle et zone sombre sur l'image sat).

Voilà ce que voulais montrer Cotissois à mon avis. Après, tout ça ne nous fait guère avancer sur le pourquoi du comment.

[Cotissois 31]

Tu me diras qu'il n'a pas de raison d'être exactement à la même altitude partout mais ça suffit pas vraiment.

Je comprends bien que c'est ambigü, mais le problème des anomalies de tropopause a surtout de l'importance au niveau synoptique. Au niveau climatique (donc en moyenne), la tropopause est plus basse aux hautes latitudes, de même que les géopotentiels, car la masse d'air est plus froide (enfin je suppose que c'est l'explication). Avec la rotation de la Terre, l'équilibre géostrophique fait que le contraste tend à perdurer, suivant le schéma de chris68. Mais avec la turbulence et toutes les interactions, l'anomalie basse de tropopause et le jet associé ne restent pas stationnaires, loin de là.

[sirius]

Je comprends bien que c'est ambigü, mais le problème des anomalies de tropopause a surtout de l'importance au niveau synoptique. Au niveau climatique (donc en moyenne), la tropopause est plus basse aux hautes latitudes, de même que les géopotentiels, car la masse d'air est plus froide (enfin je suppose que c'est l'explication). Avec la rotation de la Terre, l'équilibre géostrophique fait que le contraste tend à perdurer, suivant le schéma de chris68. Mais avec la turbulence et toutes les interactions, l'anomalie basse de tropopause et le jet associé ne restent pas stationnaires, loin de là.

Merci à tous les deux. C'est clair en effet . L'idée d'observer dans le canal vapeur d'eau n'était elle pas géniale? (l'idée est de Pierre Morel pour Meteosat 1, je ne crois pas me tromper là dessus)

Je crois que j'ai compris , le plus c.. c'est que je l'expliquais dans un de mes cours mais pas exactement comme ça (marcher , ça remet les idées en place)

Le temps de retrouver ça, je reviens.

[Invité]

Mais n'est-ce pas en fin de compte le gradient thermique qui détermine tout et y compris les anomalies.

De plus quelle est la liaison entre le jet et ces mêmes anomalies?

Ces dernières sont elles créées par la turbulence du jet?

Jet plus rapide entraînant d'avantage de turbulences et donc d'anomalies elles-mêmes génératrices des tempêtes de la zone barocline?

A mon sens c'est bien le gradient qui se crée sa propre turbulence, (ou qui amplifie la moindre variation dynamique).

Ce que je pense c'est que la génèse exacte de toutes ces turbulences intéressent d'avantage la prévi CT et MT plutôt que le climat même s'il est important de connaître les mécanismes.

Pour en revenir au sujet qui nous préoccupe j'ai plutôt l'impression qu'il devrait y avoir moins de tempêtes car moins de gradient et donc moins d'instabilité associée.

Mais d'un autre côté une fréquence moins grande voudrait dire moindre mélange et moindre fourniture d'énergie méridienne et donc finalement un gradient augmentant ou devenant plus pulsatile avec des hauts (temps calme) et des bas (tempête violente).

il y a aussi çà qui est dit dans realclimate:

The factors that control this are often confounding and so make this a tricky prediction. Simple arguments based on the expected 'polar amplification' and the fact that the surface temperature gradient between the tropics and the poles will likely decrease would reduce the scope for 'baroclinic instability' (the main generator of mid-latitudes storms). However, there are also increases in the upper troposphere/lower stratospheric gradients (due to the stratosphere cooling and the troposphere warming) and that has been shown to lead to increases in wind speeds at the surface. And finally, although latent heat release (from condensing water vapour) is not a fundamental driver of mid-latitude storms, it does play a role and that is likely to increase the intensity of the storms since there is generally more water vapour available in warmer world.

Que pensez-vous de l'influence de cette augmentation de gradient vertical sur l'instabilité au niveau du front polaire et donc sur la génèse des tempêtes dans cette zone?

[sirius]

Il me semble bien que tout provient, en fait, des ondes planétaires.

Les isobares se resserrent à l'approche d'un thalweg et s'écartent en s'en éloiggnant

Puisque les isobares sont naturellement zonaux, un thalweg est une extension vers le sud des basses pressions (geopotentiels moins élevés) qui règnent au Nord. Les isobares sont donc resserrés au voisinage des thalwegs (sinon les isobares conserveraient partout la même allure, y compris près de l'équateur). En conséquence, il y a convergence en amont du thalweg et divergence en aval.

Pour continuer, je crois qu'il faut parler de vorticité : c'est la somme de la composante verticale du rotationnel (zeta) et du paramètre de coriolis (f) . Compliqué comme ça, mais ce qui est intéressant, c'est que cette quantité est constante.

Conséquence si une parcelle d'air est entraînée vers le sud (son paramètre de Coriolis f diminue) donc son rotationnel (zeta) augmente (elle tourne plus vite et sa composante verticale augmente)

Plus précisément

Si le mouvement horizontal est divergent, c'est la vorticité potentielle qui est conservée

d((zeta +f) / h)/dt =0

où h est l'épaisseur de la couche (ou du tube de courant). Dans les cas de convergence horizontale, l'épaisseur de la couche augmente (elle s'étire verticalement), dans ce cas, zeta +f augmente proportionellement; si f est cst, cela implique une augmentation de la vitesse de rotation.

On a donc maintenant ce qu'il faut pour avoir des ascendances et des subsidences en altitude au niveau de la tropopause.

Pour rendre à César ce qui lui est dû, ces figures proviennent de Meteorology Today

Comme ça, je comprends qu'il puisse y avoir descente d'air froid depuis la strato mais c'est dans le contexte des ondes planétaires ou des déformations de ces ondes.

Me trompé je?

[chris68]

However, there are also increases in the upper troposphere/lower stratospheric gradients (due to the stratosphere cooling and the troposphere warming) and that has been shown to lead to increases in wind speeds at the surface.

Que pensez-vous de l'influence de cette augmentation de gradient vertical sur l'instabilité au niveau du front polaire et donc sur la génèse des tempêtes dans cette zone?

Si j'ai bien compris cette augmentation du gradient vertical serait due à ce refroidissement de la stratosphère et au réchauffement de la tropo. Il me semble qu'on avait déjà évoqué cet aspect concernant les cyclones et systèmes tropicaux. Maintenant, à savoir quel effet cela aurait sur les tempêtes des hautes et moyennes latitudes...

[sirius]

Mais n'est-ce pas en fin de compte le gradient thermique qui détermine tout et y compris les anomalies.

De plus quelle est la liaison entre le jet et ces mêmes anomalies?

Ces dernières sont elles créées par la turbulence du jet?

Jet plus rapide entraînant d'avantage de turbulences et donc d'anomalies elles-mêmes génératrices des tempêtes de la zone barocline?

A mon sens c'est bien le gradient qui se crée sa propre turbulence, (ou qui amplifie la moindre variation dynamique).

Oui, bien sûr puisque le jet est lui même le résultat de ce gradient de température. Il n'y a pas que ça quand même : l'orographie doit y mettre son grain de sel (cf les Rocheuses et la tendance au Polar Express sur le Canda et l'Est des USA). Finalement ce sont les ondulations du jet qui sont le lieu de formation de ces forçages d'altitude (si, tout au moins, j'ai bien remis mes idées en place).

il y a aussi çà qui est dit dans realclimate:

The factors that control this are often confounding and so make this a tricky prediction. Simple arguments based on the expected 'polar amplification' and the fact that the surface temperature gradient between the tropics and the poles will likely decrease would reduce the scope for 'baroclinic instability' (the main generator of mid-latitudes storms). However, there are also increases in the upper troposphere/lower stratospheric gradients (due to the stratosphere cooling and the troposphere warming) and that has been shown to lead to increases in wind speeds at the surface. And finally, although latent heat release (from condensing water vapour) is not a fundamental driver of mid-latitude storms, it does play a role and that is likely to increase the intensity of the storms since there is generally more water vapour available in warmer world.

Que pensez-vous de l'influence de cette augmentation de gradient vertical sur l'instabilité au niveau du front polaire et donc sur la génèse des tempêtes dans cette zone?

Je me demande si on n'interprète pas ça de travers .

Le réchauffement de la tropo entraîne une élévation de la tropopause parce que la convection gagne en puissance. La strato se refroidit, certes mais il y a toujours une inversion de température (potentielle) sinon la tropopause disparaîtraît tout simplement parce que rien n'arrêterait la convection donc, ça ça va pas.

Je me demande s'il ne s'agit pas plutôt du gradient de tempé entre pôle et équateur au niveau de la basse strato- haute tropo.

Parce que la strato polaire est chaude comparativement à la strato équatoriale. Le refroidissement de la strato polaire doit être plus important qu'à l'équateur parce que

le cooling to space est proportionnel à la fonction de Plank et donc augmente avec la température

On a donc la strato polaire qui est plus chaude mais se refroidit fdavantage, le gradient diminue donc bien mais c'est un gradient horizontal

Ensuite, on voit bien pourquoi cela diminue la composante méridienne des vents de surface: une des composantes de la boucle est ralentie et l'air ne peut pas s'accumuler aux pôles. Le fait que tout cela se passe via les ondes planétaires, les perturb etc n'y change rien fondamentalement sauf que c'est évidemmment beaucoup plus compliqué.

[Invité]

Le réchauffement de la tropo entraîne une élévation de la tropopause parce que la convection gagne en puissance. La strato se refroidit, certes mais il y a toujours une inversion de température (potentielle) sinon la tropopause disparaîtraît tout simplement parce que rien n'arrêterait la convection donc, ça ça va pas.

Je me demande s'il ne s'agit pas plutôt du gradient de tempé entre pôle et équateur au niveau de la basse strato- haute tropo.

Parce que la strato polaire est chaude comparativement à la strato équatoriale. Le refroidissement de la strato polaire doit être plus important qu'à l'équateur parce que

le cooling to space est proportionnel à la fonction de Plank et donc augmente avec la température

On a donc la strato polaire qui est plus chaude mais se refroidit fdavantage, le gradient diminue donc bien mais c'est un gradient horizontal

Ensuite, on voit bien pourquoi cela diminue la composante méridienne des vents de surface: une des composantes de la boucle est ralentie et l'air ne peut pas s'accumuler aux pôles. Le fait que tout cela se passe via les ondes planétaires, les perturb etc n'y change rien fondamentalement sauf que c'est évidemmment beaucoup plus compliqué.

j'avoue que tu me poses un pb moi qui croyais avoir compris à peu près cette histoire de gradient vertical.

Je te soumets donc, avant le réveillon, cette traduction de Realclimate concernant ce gradient vertical:

Pourquoi la stratosphère refroidit alors que la troposphère se réchauffe ?

Classé dans: Attic— gavin @ 11:21 am - ()

Par Gavin Schmidt (traduit de l'anglais par Vincent Noël)

Des études récentes du changement climatique (MSU température Record, ACIA) ont mis en évidence un refroidissement de la stratosphère, en parallèle a un apparent réchauffement de la surface et la basse atmosphère (troposphère). La stratosphère se situe entre 12 et 50 km d'altitude environ. Elle se caractérise par un profil de température qui augmente avec l'altitude, en raison de l'absorption des radiations solaires ultraviolettes par l'ozone stratosphérique. Les choses sont très différentes dans la troposphère (de 0 a 12 km d'altitude environ), ou, en général, la température baisse lorsque l'altitude augmente, en raison de l'expansion des gaz alors que la pression atmosphérique diminue. En d'autres termes, la stratosphère a un gradient de température négatif, alors que la troposphère a un gradient positif.

(suite...)

Vous pouvez sauter le paragraphe suivant, c'est très technique. En résumé, une augmentation de la concentration des gaz a effet de serre entraîne une augmentation du gradient de température a la surface.

[Explication technique. Imaginez une atmosphère constituée de couches isothermes, qui n'interagissent que de façon radiative. A l'équilibre, chaque couche ne peut émettre que ce qu'elle a absorbé. Si la quantité de gaz a effet de serre (GES) est faible, chaque couche ne voit que les émissions de la surface, et donc par Stefan-Boltzmann on peut déduire que 2Ta4 = Tg4, avec Ta la température de l'air et Tg celle du sol. Ainsi Ta=0.84 Tg pour toutes les couches (dans une atmosphère isotherme). D'un autre coté, si la concentration en GES est très élevée, chaque couche ne voit que les émissions de ses voisines, et on peut montrer que la température de la couche supérieure serait donnée par (n+1)^-1/4 *Tg, avec n le nombre de couches. Cette dernière température est bien plus froide que dans le cas des faibles GES. Donc l'augmentation des GES accroît le gradient de température atmosphérique.]

Dans le cas de la Terre, les radiations solaires sont a-peu-près constantes. Ceci implique qu'il existe un niveau dans l'atmosphère (appelé le niveau de radiation effectif) a la température de radiation effective (environ 252K). Ce point est situé dans la troposphère moyenne (environ 6 km d'altitude). Étant donne qu'une augmentation des GES implique une augmentation du gradient de température, les températures vont donc "pivoter" autour de ce point fixe : l'atmosphère en-dessous de ce point va se réchauffer, et l'atmosphère au-dessus se refroidir.t'es d'accord avec çà?

Même si la stratosphère a un gradient de température opposé a celui de la troposphère en raison de l'absorption par l'ozone, l'impact d'une augmentation des GES sera le même : comme la stratosphère est au-dessus du niveau de radiation effectif, celle-ci va se refroidir. Le refroidissement sera plus important aux hautes altitudes. Dans la troposphère, beaucoup d'autres paramètres influencent la température, principalement la concentration en vapeur d'eau, et donc le changement est limité par rapport a une atmosphère purement radiative. En conclusion, même si la troposphère se réchauffe lors d'une augmentation de GES, le plus fort changement n'est pas observe a la surface, mais dans la troposphère moyenne.

Bien entendu, cette explication est une approximation simplifiée, et d'autres mécanismes sont également importants (nuages, convection, dynamique, etc). Localement, le comportement atmosphérique peut être très différent. Néanmoins, a grande échelle, ce mécanisme est l'effet dominant.

D'autres acteurs importants du forçage radiatif, les aérosols volcaniques, peuvent également mener a des changements opposés dans la stratosphère et la troposphère. Lors d'éruptions explosives (la plus récente étant celle du Mont Pinatubo en 1991), de fortes quantités d'aérosols (très petites particules) de type sulfate sont injectées dans la stratosphère. Ces aérosols réfléchissent la lumière du soleil et donc augmentent l'albédo de la planète. Ceci diminue la quantité de radiation solaire atteignant la surface, et donc refroidit la troposphère. Par contre, ils absorbent simultanément une certaine quantité de ces mêmes radiations, ce qui mène a un réchauffement de la stratosphère basse.

Est-ce-que tous les changements climatiques influencent de façon opposée la stratosphère et la troposphère ? Non, ça dépend de la physique de chaque cas. Un bon contre-exemple est donné par le forçage radiatif solaire. Une augmentation globale de l'irradiation solaire (pendant un cycle solaire de 11 ans) réchauffe la stratosphère (plus d'absorption par l'ozone) mais aussi la troposphère.

[Ndt : Cette traduction est basée sur la version du 25 Février 2005]

[sirius]

j'avoue que tu me poses un pb moi qui croyais avoir compris à peu près cette histoire de gradient vertical.

Je te soumets donc, avant le réveillon, cette traduction de Realclimate concernant ce gradient vertical:

Pourquoi la stratosphère refroidit alors que la troposphère se réchauffe ?

Classé dans: Attic— gavin @ 11:21 am - ()

Par Gavin Schmidt (traduit de l'anglais par Vincent Noël)

Des études récentes du changement climatique (MSU température Record, ACIA) ont mis en évidence un refroidissement de la stratosphère, en parallèle a un apparent réchauffement de la surface et la basse atmosphère (troposphère). La stratosphère se situe entre 12 et 50 km d'altitude environ. Elle se caractérise par un profil de température qui augmente avec l'altitude, en raison de l'absorption des radiations solaires ultraviolettes par l'ozone stratosphérique. Les choses sont très différentes dans la troposphère (de 0 a 12 km d'altitude environ), ou, en général, la température baisse lorsque l'altitude augmente, en raison de l'expansion des gaz alors que la pression atmosphérique diminue. En d'autres termes, la stratosphère a un gradient de température négatif, alors que la troposphère a un gradient positif.

(suite...)

Vous pouvez sauter le paragraphe suivant, c'est très technique. En résumé, une augmentation de la concentration des gaz a effet de serre entraîne une augmentation du gradient de température a la surface.

[Explication technique. Imaginez une atmosphère constituée de couches isothermes, qui n'interagissent que de façon radiative. A l'équilibre, chaque couche ne peut émettre que ce qu'elle a absorbé. Si la quantité de gaz a effet de serre (GES) est faible, chaque couche ne voit que les émissions de la surface, et donc par Stefan-Boltzmann on peut déduire que 2Ta4 = Tg4, avec Ta la température de l'air et Tg celle du sol. Ainsi Ta=0.84 Tg (pourquoi 0.84? 1/racine(2) = 0.707)

pour toutes les couches (dans une atmosphère isotherme). D'un autre coté, si la concentration en GES est très élevée, chaque couche ne voit que les émissions de ses voisines, et on peut montrer que la température de la couche supérieure serait donnée par (n+1)-1/4 Tg, avec n le nombre de couches. Cette dernière température est bien plus froide que dans le cas des faibles GES. Donc l'augmentation des GES accroît le gradient de température atmosphérique.]

revois ta formule (n+1 -1 :Tg , manque qq chose évidemment puisque c'est pas homogène.

Je suppose que t'as zappé un caractère ou deux.

Dans le cas de la Terre, les radiations solaires sont a-peu-près constantes. Ceci implique qu'il existe un niveau dans l'atmosphère (appelé le niveau de radiation effectif) a la température de radiation effective (environ 252K).

Oui mais tu ne définis pas ce qu'est la température effective, ce n'est donc pas bien clair.

Je rajouterais

La Terre doit perdre autant de rayonnement qu'elle n'en absorbe du soleil. La quantité de rayonnement sortant dans les longueurs d'ondes de l'IR est donc déterminée (240 W/m2) . Selon la loi de Stefan, ce rayonnement correspond à celui qui est émis par un corps à la température de 256K (-17°C) . C'est ce qu'on appelle la température effective de la planète, c'est celle qu'aurait la Terre si c'était un caillou. Puisqu'elle a une atmosphère, il existe donc un nivea .....etc

Ce point est situé dans la troposphère moyenne (environ 6 km d'altitude). Étant donne qu'une augmentation des GES implique une augmentation du gradient de température, les températures vont donc "pivoter" autour de ce point fixe : l'atmosphère en-dessous de ce point va se réchauffer, et l'atmosphère au-dessus se refroidir.t'es d'accord avec çà?

Pas vraiment , non désolé!

Souviens toi des discussions qu'on a eues: le gradient de température diminue dans la troposphère, il n'augmente pas. Je te comprends peut être mal.

Le profil ne va pas pivoter. La troposphère va gonfler le niveau 256 K correspondra à une altitude plus élevée, par exemple 7 km (au hasard). A cause de l'augmentation de la convection , les thermiques (ou les nuages) vont monter plus haut, la tropopause sera plus élevée partout .

Au dessus de la tropo , ça se refroidit radiativement. Du coup, l'inversion de température s'érode et c'est ce qui permet à la convection de pénétrer plus facilement.

Dans le détail, c'est un peu plus compliqué encore car la basse strato est réchauffée par la surface et la basse atmosphère par absorption de rayonnement IR dans la bande 15 µ du CO2 mais comme la tempéraure de la strato s'équilibrera de toutes façons, ce n'est qu'un détail.

Même si la stratosphère a un gradient de température opposé a celui de la troposphère en raison de l'absorption par l'ozone, l'impact d'une augmentation des GES sera le même : comme la stratosphère est au-dessus du niveau de radiation effectif, celle-ci va se refroidir. Le refroidissement sera plus important aux hautes altitudes. Dans la troposphère, beaucoup d'autres paramètres influencent la température, principalement la concentration en vapeur d'eau, et donc le changement est limité par rapport a une atmosphère purement radiative. En conclusion, même si la troposphère se réchauffe lors d'une augmentation de GES, le plus fort changement n'est pas observe a la surface, mais dans la troposphère moyenne.

C'est ce que j'ai mis en gras que tu voulais expliquer?

Pour moi, il me semble que ce changement plus fort est dû au fait que non seulement la température augmente à la surface mais, en plus, le gradient de température diminue à cause de l'effet de la vapeur d'eau. On a donc deux causes de réchauffement : celle de la surface plus le gradient.

Bien entendu, cette explication est une approximation simplifiée, et d'autres mécanismes sont également importants (nuages, convection, dynamique, etc). Localement, le comportement atmosphérique peut être très différent. Néanmoins, a grande échelle, ce mécanisme est l'effet dominant.

D'autres acteurs importants du forçage radiatif, les aérosols volcaniques, peuvent également mener a des changements opposés dans la stratosphère et la troposphère. Lors d'éruptions explosives (la plus récente étant celle du Mont Pinatubo en 1991), de fortes quantités d'aérosols (très petites particules) de type sulfate sont injectées dans la stratosphère. Ces aérosols réfléchissent la lumière du soleil et donc augmentent l'albédo de la planète. Ceci diminue la quantité de radiation solaire atteignant la surface, et donc refroidit la troposphère. Par contre, ils absorbent simultanément une certaine quantité de ces mêmes radiations, ce qui mène a un réchauffement de la stratosphère basse.

Non, l'indice imaginaire des aérosols sufatés est nul. Ils n'absorbent pas. J'ai un petit doute dans la partie IR du spectre solaire, je vérifierai. Ce qui se passe c'est qu'à cause des diffusions, le parcours de la lumière est légèrement augmenté ce qui permet à l'ozone d'absorber davantage. (la lumière ne va plus tout droit, donc elle rencontre plus de molécules de O3)

Est-ce-que tous les changements climatiques influencent de façon opposée la stratosphère et la troposphère ? Non, ça dépend de la physique de chaque cas. Un bon contre-exemple est donné par le forçage radiatif solaire. Une augmentation globale de l'irradiation solaire (pendant un cycle solaire de 11 ans) réchauffe la stratosphère (plus d'absorption par l'ozone) mais aussi la troposphère.

[Ndt : Cette traduction est basée sur la version du 25 Février 2005]

Maintenant, il est possible que ta traduction soit fidèle...et que celui qui a écrit ça se soit un peu trompé. Sur l'interprétation radiative, je sais ce que je dis.

[Invité]

revois ta formule (n+1 -1 :Tg , manque qq chose évidemment puisque c'est pas homogène.

Je suppose que t'as zappé un caractère ou deux.

Oui mais tu ne définis pas ce qu'est la température effective, ce n'est donc pas bien clair.

Je rajouterais

La Terre doit perdre autant de rayonnement qu'elle n'en absorbe du soleil. La quantité de rayonnement sortant dans les longueurs d'ondes de l'IR est donc déterminée (240 W/m2) . Selon la loi de Stefan, ce rayonnement correspond à celui qui est émis par un corps à la température de 256K (-17°C) . C'est ce qu'on appelle la température effective de la planète, c'est celle qu'aurait la Terre si c'était un caillou. Puisqu'elle a une atmosphère, il existe donc un nivea .....etc

Pas vraiment , non désolé!

Souviens toi des discussions qu'on a eues: le gradient de température diminue dans la troposphère, il n'augmente pas. Je te comprends peut être mal.

Le profil ne va pas pivoter. La troposphère va gonfler le niveau 256 K correspondra à une altitude plus élevée, par exemple 7 km (au hasard). A cause de l'augmentation de la convection , les thermiques (ou les nuages) vont monter plus haut, la tropopause sera plus élevée partout .

Au dessus de la tropo , ça se refroidit radiativement. Du coup, l'inversion de température s'érode et c'est ce qui permet à la convection de pénétrer plus facilement.

Dans le détail, c'est un peu plus compliqué encore car la basse strato est réchauffée par la surface et la basse atmosphère par absorption de rayonnement IR dans la bande 15 µ du CO2 mais comme la tempéraure de la strato s'équilibrera de toutes façons, ce n'est qu'un détail.

C'est ce que j'ai mis en gras que tu voulais expliquer?

Pour moi, il me semble que ce changement plus fort est dû au fait que non seulement la température augmente à la surface mais, en plus, le gradient de température diminue à cause de l'effet de la vapeur d'eau. On a donc deux causes de réchauffement : celle de la surface plus le gradient.

Non, l'indice imaginaire des aérosols sufatés est nul. Ils n'absorbent pas. J'ai un petit doute dans la partie IR du spectre solaire, je vérifierai. Ce qui se passe c'est qu'à cause des diffusions, le parcours de la lumière est légèrement augmenté ce qui permet à l'ozone d'absorber davantage. (la lumière ne va plus tout droit, donc elle rencontre plus de molécules de O3)

Maintenant, il est possible que ta traduction soit fidèle...et que celui qui a écrit ça se soit un peu trompé. Sur l'interprétation radiative, je sais ce que je dis.

Merci pour ta réponse.

Remarque bien que tout celà n'est pas de moi bien sûr.

Je te donne le lien de la discussion tu verras que Gavin Schmidt envisage pour simplifier un modèle sans convection et purement radiatif.Je suppose que selon lui la convection rattraperait la tendance mais pas complètement.

Je te donne le lien ici.

Il faut lire les commentaires aussi.(si tu as le temps mais pour toi cela devrait être simple)

Pour la formule c'est (n+1)^1/4 * Tg où n est le nombre de couches en-dessous de la couche considérée.

Quant à moi je vais encore un peu cogiter.

bonne année

[sirius]

Merci pour ta réponse.

Remarque bien que tout celà n'est pas de moi bien sûr.

Je te donne le lien de la discussion tu verras que Gavin Schmidt envisage pour simplifier un modèle sans convection et purement radiatif.Je suppose que selon lui la convection rattraperait la tendance mais pas complètement.

Je te donne le lien ici.

Il faut lire les commentaires aussi.(si tu as le temps mais pour toi cela devrait être simple)

Pour la formule c'est (n+1)^1/4 * Tg où n est le nombre de couches en-dessous de la couche considérée.

Quant à moi je vais encore un peu cogiter.

bonne année

J'ai juste jeté un coup d'oeil mais je ne suis pas d'accord avec le truc du pivot. Ce n'est pas fondamental mais puisque c'est le sujet de son article, vaudrait mieux que ça soit exact. Ca ne l'est pas et ce n'est pas une bonne image, d'un point de vue pédagogique, les images sont intéressantes à condition de ne pas mener sur une fausse piste .

Je lirai les comments plus tard

Bonne année!

[sirius]

Parmi les commentaires, cette réponse de Gavin est , à mon sens, déjà bien meilleure

[Response: I concur with your correction of the n-shell problem (I should have worked it out for myself instead of trusting what someone told me) and the post is amended accordingly. While your other two points are valid, they are not strictly 'corrections'. I specifically state that I'm ignoring convection (and other atmospheric mixing processes) in order to simplify the discussion. They are clearly important in the troposphere, but it doesn't help understand the stratospheric part. As part of the final response to a change in GHGs, the effective radiating level will indeed move up, but above that level the tendency will be to cool. Possibly a more complete statement would have been that you can think of the temperature profile pivoting around the radiative level, and having that pivot move up a bit. There will still be cooling in the upper atmosphere. -gavin]

[charles.muller]

Parce que le gradient de pression dépend de la structure thermique dans la colonne d'air. Plus la différence de température entre deux zones est grande, plus la différence de pression et donc par conséquent le vent augmentent avec l'altitude. Le courant-jet va donc se former au-dessus d'un étroit couloir de différence de températures (un front si tu préfère) et qui sépare les masses d'air froid (vers les pôles) et chaud (vers l'équateur) En fait, ce sera au dessus de la zone au gradient de température le plus prononcé.

La tropopause permet de mettre fin à cette augmentation des vents avec l'altitude.

En effet, lorsqu'on arrive à la tropopause, la température commence à augmenter de chaque côté du front. Mais la tropopause étant plus basse dans l'air froid, on atteint un niveau où la température est égale des deux côtés ce qui arrête la croissance du jet et on retrouve donc le coeur de ce dernier à ce niveau. Le gradient horizontal de température s'inverse ensuite pour aller de l'air chaud vers l'air froid si on continue à monter. Cet inversion de gradient diminue la différence de pression avec l'altitude et donc le vent. La tropopause devient donc le bouchon qui limite la hauteur du courant-jet.

Ce sont les seules réponses que je puisse donner avec mes niveaux de compétence actuelle. /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20">

Merci bien de l'explication, à nouveau très claire.

PS : bonne année à tout le monde !

[charles.muller]

Il me semble bien que tout provient, en fait, des ondes planétaires.

Les isobares se resserrent à l'approche d'un thalweg et s'écartent en s'en éloiggnant

Puisque les isobares sont naturellement zonaux, un thalweg est une extension vers le sud des basses pressions (geopotentiels moins élevés) qui règnent au Nord. Les isobares sont donc resserrés au voisinage des thalwegs (sinon les isobares conserveraient partout la même allure, y compris près de l'équateur). En conséquence, il y a convergence en amont du thalweg et divergence en aval.

(...)

Pour continuer, je crois qu'il faut parler de vorticité : c'est la somme de la composante verticale du rotationnel (zeta) et du paramètre de coriolis (f) . Compliqué comme ça, mais ce qui est intéressant, c'est que cette quantité est constante.

Conséquence si une parcelle d'air est entraînée vers le sud (son paramètre de Coriolis f diminue) donc son rotationnel (zeta) augmente (elle tourne plus vite et sa composante verticale augmente)

(...)

Plus précisément

Si le mouvement horizontal est divergent, c'est la vorticité potentielle qui est conservée

d((zeta +f) / h)/dt =0

où h est l'épaisseur de la couche (ou du tube de courant). Dans les cas de convergence horizontale, l'épaisseur de la couche augmente (elle s'étire verticalement), dans ce cas, zeta +f augmente proportionellement; si f est cst, cela implique une augmentation de la vitesse de rotation.

On a donc maintenant ce qu'il faut pour avoir des ascendances et des subsidences en altitude au niveau de la tropopause.

Pour rendre à César ce qui lui est dû, ces figures proviennent de Meteorology Today

Comme ça, je comprends qu'il puisse y avoir descente d'air froid depuis la strato mais c'est dans le contexte des ondes planétaires ou des déformations de ces ondes.

Me trompé je?

Si je suis bien, l'anomalie de tropopause c'est la vitesse du rotationnel qui augmente et provoque un étirement vertical de la couche (dans la direction pôle > équateur, c'est-à-dire avec une force de Coriolis décroissante). Ce que je comprends moins, c'est si cet étirement est ensuite conservé ou amplifié dans la zone de convergence du tube (là où la force de Coriolis est constante, puisque le courant-jet est à peu près dans le sens zonal / horizontal).

Sinon, une question : puisque les modèles disent que les courants-jets devraient dévier en tendance vers les pôles, peut-on supposer que le rotationnel sera en tendance lui aussi plus faible (la force de Coriolis étant de plus en plus forte à mesure que l'on monte, et la vorticité (zeta+f) étant conservée) ?

[charles.muller]

Parmi les commentaires, cette réponse de Gavin est , à mon sens, déjà bien meilleure

[Response: I concur with your correction of the n-shell problem (I should have worked it out for myself instead of trusting what someone told me) and the post is amended accordingly. While your other two points are valid, they are not strictly 'corrections'. I specifically state that I'm ignoring convection (and other atmospheric mixing processes) in order to simplify the discussion. They are clearly important in the troposphere, but it doesn't help understand the stratospheric part. As part of the final response to a change in GHGs, the effective radiating level will indeed move up, but above that level the tendency will be to cool. Possibly a more complete statement would have been that you can think of the temperature profile pivoting around the radiative level, and having that pivot move up a bit. There will still be cooling in the upper atmosphere. -gavin]

J'ai beau lire et relire, je ne comprends toujours pas bien. Pas de problème pour que le gradient de la tropo augmente et que la zone "pivot" (émission à 256 K / 240 W/m2) s'élève, mais qu'est-ce que cela change pour la stratosphère et en quoi refroidit-elle en conséquence ? (On en a déjà parlé mais je ne retrouve plus le bon post).

[sirius]

J'ai beau lire et relire, je ne comprends toujours pas bien. Pas de problème pour que le gradient de la tropo augmente et que la zone "pivot" (émission à 256 K / 240 W/m2) s'élève, mais qu'est-ce que cela change pour la stratosphère et en quoi refroidit-elle en conséquence ? (On en a déjà parlé mais je ne retrouve plus le bon post).

Manifestement Gavin n'est pas un spécialiste du rayonnement. Il cherche à simplifier (à son sens ) en donnant des explications qui me semblent plutôt compliquer les choses mais nous n'avons pas la même formation.

Nous en avons discuté, il y a peu.

C'est l'histoire de la convolution ...tu te rappelles?

Je recommence l'explication plutôt que de la rechercher

considère d'abord que tu as une atmosphère à deux couches.

Ce qu'émet chaque couche est le produit de son pouvoir d'émission (émissivité= absorption = 1 - transmission)

par la fonction de Planck (ou si on simplifie encore par sigma T^4: un seul intervalle spectral)

ce qui sort est donc

sigma Ts^4 * transmission1* transmission2 (ce qui vient de la surface)

+ (1- transmission1) * sigma T1^' 4* transmission2 (ce qui vient de la premiere couche)

+(1-transmission2)* T2^4 (ce qui vient de la couche 2)

Si la quantité de CO2 augmente indéfiniment (de facon irréaliste)

transmission1 =0

transmission2=0

Tout ce qui sort de la planète provient de la couche 2, elle perd donc beaucoup d'énergie par rayonnement et se refroidit donc

Tu peux faire le bilan de l'énergie qu'elle recoit en IR

c'"est ce qui vient de la couche du dessous

c'est sigma T1^4 puisque transmission 1 =0

or elle émet

sigma T2^4 vers le bas et vers le haut , donc 2 fois

Tu vois donc qu'elle émet beaucoup d'énergie (ça doit obligatoirement faire 240 W/m2 vers le haut et donc aussi vers le bas dans ce modèle hyper simplifié)

Plus simple en fait (pas de formules)

il fait -20 et tu sors avec un pull

la tempé de ton pull est qq part entre +35 (la tempé moyenne de ta peau) et -20

si tu mets deux pulls equivalents

le premier sera plus près de 35°C

mais le deuxième sera plus près de -20 , c'est le principe du double vitrage

si tu remplaces tes 2 pulls par deux pulls plus épais

le premier t'isolera déjà mieux de l'extérieur, donc la tempé du pull extérieure diminuera

[Invité]

Tout ce qui sort de la planète provient de la couche 2, elle perd donc beaucoup d'énergie par rayonnement et se refroidit donc

Donc on peut dire que ce qui est dans la première couche se réchauffe et ce qui est dans la seconde couche se refroidit.

En amettant qu'il n'y ait pas de convection le gradient thermique augmente donc.

C'est ce que semble dire Gavin, non?

En-dessous d'un certain point, qu'il nomme pivot, çà se réchauffe et au-dessus çà se refroidit.

Bien sûr la convection tend à homogénéiser ce gradient.

[sirius]

Donc on peut dire que ce qui est dans la première couche se réchauffe et ce qui est dans la seconde couche se refroidit.

En amettant qu'il n'y ait pas de convection le gradient thermique augmente donc.

C'est ce que semble dire Gavin, non?

En-dessous d'un certain point, qu'il nomme pivot, çà se réchauffe et au-dessus çà se refroidit.

Bien sûr la convection tend à homogénéiser ce gradient.

Oui, c est vrai que, vu comme ça, ça a l air de coller

(Pourquoi les apostrophes ne marchent ils pas tout le temps sur ce site....bizarre)

Il est peut être bien parti de cette idée là et avec deux couches , c est pratiquement évident. La réalité est plus complexe à cause de la convection.

Je retire donc ce que j ai dit à propos de l aspect "confusionnant" de son exemple.

[sirius]

Si je suis bien, l'anomalie de tropopause c'est la vitesse du rotationnel qui augmente et provoque un étirement vertical de la couche (dans la direction pôle > équateur, c'est-à-dire avec une force de Coriolis décroissante).

Entre deux isobares, l’air circule comme canalisé. Imagine donc que tu as une couche d’un km par exemple ; Ca fait un certain débit d’air . Si les isobares se resserrent (convergence), l’air doit aller plus vite pour arriver à passer. En plus , l’épaisseur de la couche d’air augmente (ça, c’est pas bien clair pour moi, si ce n’est que j’imagine que le tube de courant n’étant pas rigide, l’air se débrouille pour passer au mieux , de toutes façons, il ne peut pas s’accumuler). La vorticite (c’est le tourbillon) potentielle restant constante et h augmentant , la somme rotationnel + coriolis augmente. Les thalwegs sont dirigés vers le sud (dans l’HN), donc coriolis diminue ce qui augmente encore le rotationnel. Ce qui signifie que l’air a un mouvement tournant (tourbillon). Ce tourbillon aspire l’air de la strato en amont du thalweg , dans la zone de convergence et inversement dans la zone de divergence.

C’est comme ça que je le comprends, j’espère ne pas me tromper. Heureusement, le cours de meteo que je faisais n’avait pas pour but de former des prévisionnistes ni des dynamiciens, les forçages de surface et le nécessaire couplage avec le jet, ça m’allait très bien. J’ai donc toujours zappé les forçages d’altitude

Ce que je comprends moins, c'est si cet étirement est ensuite conservé ou amplifié dans la zone de convergence du tube (là où la force de Coriolis est constante, puisque le courant-jet est à peu près dans le sens zonal / horizontal).

Si le courant jet est zonal, il se passe pas grand chose: ce sont les ondulations de courant qui sont capitales. D'ailleurs, il ne s'agit pas exclusivent du jet.

Mais regarde la figure ci dessous , tu vois que c'est pas tatalement zonal.

Sinon, une question : puisque les modèles disent que les courants-jets devraient dévier en tendance vers les pôles, peut-on supposer que le rotationnel sera en tendance lui aussi plus faible (la force de Coriolis étant de plus en plus forte à mesure que l'on monte, et la vorticité (zeta+f) étant conservée) ?

Oui, peut être mais c'est sans doute peu important parce que ce qui compte ce n est pas la moyenne de ce rotationnel mais ses fluctuations.

[Cotissois 31]

Il me semble bien que tout provient, en fait, des ondes planétaires.

Les isobares se resserrent à l'approche d'un thalweg et s'écartent en s'en éloiggnant

Puisque les isobares sont naturellement zonaux, un thalweg est une extension vers le sud des basses pressions (geopotentiels moins élevés) qui règnent au Nord. Les isobares sont donc resserrés au voisinage des thalwegs (sinon les isobares conserveraient partout la même allure, y compris près de l'équateur). En conséquence, il y a convergence en amont du thalweg et divergence en aval.

Pour continuer, je crois qu'il faut parler de vorticité : c'est la somme de la composante verticale du rotationnel (zeta) et du paramètre de coriolis (f) . Compliqué comme ça, mais ce qui est intéressant, c'est que cette quantité est constante.

Conséquence si une parcelle d'air est entraînée vers le sud (son paramètre de Coriolis f diminue) donc son rotationnel (zeta) augmente (elle tourne plus vite et sa composante verticale augmente)

Plus précisément

Si le mouvement horizontal est divergent, c'est la vorticité potentielle qui est conservée

d((zeta +f) / h)/dt =0

où h est l'épaisseur de la couche (ou du tube de courant). Dans les cas de convergence horizontale, l'épaisseur de la couche augmente (elle s'étire verticalement), dans ce cas, zeta +f augmente proportionellement; si f est cst, cela implique une augmentation de la vitesse de rotation.

On a donc maintenant ce qu'il faut pour avoir des ascendances et des subsidences en altitude au niveau de la tropopause.

Pour rendre à César ce qui lui est dû, ces figures proviennent de Meteorology Today

Comme ça, je comprends qu'il puisse y avoir descente d'air froid depuis la strato mais c'est dans le contexte des ondes planétaires ou des déformations de ces ondes.

Me trompé je?

Juste pour mettre au point cette histoire d'anomalie de tropopause et tourbillon potentiel.

Le (zeta+f)/h n'est pas le TP usuel. Là visiblement, c'est le problème de l'étirement/contraction du tourbillon, qui correspond à une relation simplement dynamique : la masse et le moment cinétique se conservent.

Sinon la vision des ondes planétaires n'est pas fausse mais ne contredit pas la notion d'anomalie de tropopause. Le principe f baisse donc zeta augmente est assez précaire (c'est la conservation du moment cinétique sans étirement/contraction du tourbillon, cad avec h=cte). Avec un principe plus élaboré, on peut dire que sans échange de chaleur (donc sur un niveau isentrope), le tourbillon absolu (zeta +f) évolue inversement à la stabilité (gradient de theta, cad d'entropie). Cette relation c'est la conservation du TP.

[Gombervaux]

Juste pour mettre au point cette histoire d'anomalie de tropopause et tourbillon potentiel.

Le (zeta+f)/h n'est pas le TP usuel. Là visiblement, c'est le problème de l'étirement/contraction du tourbillon,

Sauf que Sirius a quand même raison dans son explication étirement/contraction du tourbillon, sauf que je la sentirais mieux dans le cadre d'un courant entre deux isothéta plutôt qu'entre deux isobares.