C' est quoi un forçage d'altitude ?

[Atmosphère]

Merçi beaucoup!

[Météofun]

Je suis en train de faire un peu complet en revenant avec des schémas sur toutes ces notions (tourbillon, anomalies …), mais il n’est pas encore fini. Par contre, un changement de programme fait que je serais deux semaines sans ordinateur donc je vous fait patienter encore deux semaines avant de poster le dossier. Désolé …

[Météofun]

Je n’est pas eu (ou pas pris … /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20"> ) le temps de finir mon dossier. Comme je risque de m’éclipser du forum jusqu’à la mi-août (hibernation d’été ! /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20"> ), je vous met quand même les grandes lignes de ce qui a été développer sur les anomalies. Mais je vous promets que ce dossier arrivera un jour …

Les cartes sont tirées soir de Wetter3, soit de Météociel.

Commençons par les anomalies hautes.

Voici la carte du contexte à 500hPa (géopotentiel et humidité), avec la zone de coupe wetter3 et Météociel.

Voici la coupe des températures, très simple de compréhension.

Dans le cercle rouge, on distingue très bien une anomalie chaude alors que dans le cercle vert, la tropopause est plus élevée et donc plus froide. On note bien la relation suivante : anomalie haute de tropo = anomalie chaude des couches moyennes = anomalie froide de tropo.

Sur la coupe suivante, avec les températures potentiels, on note la même observation concernant l’anomalie de température : la courbure vers le bas des isentropes montre la même chose puisqu’elle augmentent avec l’altitude.

On notera aussi cette zone bleu, qui correspond a des faibles humidité relative, ce qui appuis l’existence, actuelle ou antérieure, de subsidences. Le cercle vert met en lumière le desserrement de gradient vertical de thêta lié à l’anomalie haute de tropo. On y reviendra ultérieurement.

La carte suivante montre le Ta (tourbillon absolu).

On remarque bien une zone de faible Ta avec l’anomalie haute de tropo. Cette anomalie haute peut être montré par des paramètres dynamiques, le premier d’entre eux étant le Tp (Tourbillon potentiel) où l’on voie bien la courbure vers le haut. Le Tp étant la multiplication du gradient vertical de thêta par le Ta et par l’inverse de la masse volumique (mais ça on s’en fou). Si on fait le lien, on remarque que la conservation des basses valeur du Tp troposphérique entraîne qu’un desserrement du gradient de thêta et un faible Ta, d’où cette anomalie haute, clairement visible sur la carte suivante.

Passons aux anomalies basses.

Voici la carte du contexte à 500hPa (géopotentiel et humidité), avec la zone de coupe wetter3 et Météociel.

Voici la coupe des températures.

C’est exactement l’inverse ici : anomalie basse température dans les couches moyennes alors que la tropo est plus basse donc plus chaude.

Sur la coupe des thêtas et de l’humidité, on retrouve dans le cercle rouge l’anomalie froide tandis que l’anomalie chaude se retrouve dans le cercle vert avec une augmentation du gradient de thêta pour un niveau donné (pour la liaison avec la tropo thermique et qui concorde avec les fortes valeurs de Tp). Le cercle jaune, à l’avant de l’anomalie montre une humidité relative plus importante, signe d’ascendances.

Sur cette coupe de Ta, là encore, c’est l’inverse de tout à l’heure : l’intrusion stratosphérique conserve son Tp (creux des iso-Tp), et présente une augmentation du Ta puisque la subsidence entraîne pour une parcelle d’air donnée une diminution de son gradient de thêta.

Une anomalie basse de tropo se remarque aussi grâce à un noyau de fort Ta, qui provoque, par son déplacement, une advection de Ta, donc des ascendances (forçage d’altitude).

Finalement, on retrouve cette anomalie basse de la tropo dynamique sur cette carte du géopotentiel de la sur face 1.5 PVU, qui correspond à la valeur du Tp habituellement admise pour la tropo dynamique.

Pour aller un peu plus loin, on remarque bien sur cette coupe le jet de par et d’autre de l’anomalie. Ici, il est plutôt faible.

On retrouve aussi le jet qui ceinture l’anomalie de tropo sur cette carte et, au passage, on remarque ainsi l’origine thermique de tels jets.

C’est un peu rapide comme présentation, mais j’espère que ça aidera quand même certain à comprendre avec ces quelques images. Je ferai un truc plus complet une prochaine fois.

@+ /emoticons/ohmy@2x.png 2x" width="20" height="20">

[frc63]

Commençons par les anomalies hautes.

Voici la carte du contexte à 500hPa (géopotentiel et humidité), avec la zone de coupe wetter3 et Météociel.

Voici la coupe des températures, très simple de compréhension.

Dans le cercle rouge, on distingue très bien une anomalie chaude alors que dans le cercle vert, la tropopause est plus élevée et donc plus froide. On note bien la relation suivante : anomalie haute de tropo = anomalie chaude des couches moyennes = anomalie froide de tropo.

Sur la coupe suivante, avec les températures potentiels, on note la même observation concernant l’anomalie de température : la courbure vers le bas des isentropes montre la même chose puisqu’elle augmentent avec l’altitude.

On notera aussi cette zone bleu, qui correspond a des faibles humidité relative, ce qui appuis l’existence, actuelle ou antérieure, de subsidences. Le cercle vert met en lumière le desserrement de gradient vertical de thêta lié à l’anomalie haute de tropo. On y reviendra ultérieurement.

Salut Mtofun.

Bon, j'ai repris le fil en entier pour voir si je comprenais bien et je dois avouer que certaines choses m'échappent. On va donc reprendre avec les images que tu presente.

En premier on parle des anomalies haute, c a d quand la tropo est plus haute que d'habitude. cette altitude plus haute est due a une ascendance de l'air à l'endroit considéré.

De proche en proche, l'ascendence se repercute jusqu'au sol. la théta (est conservative tant qu'il n'y a pas de condensation), donc je m'attend à voir les théta suivre le monvement d'ascendance, soit une baisse de la théta par rapport à la normale à une altitude considérée, au moins dans les couches les plus haute tres pauvre en chaleur latente et donc une baisse des températures. Aie, ça commence mal, la carte montre l'exacte contraire. Bon supposons que pour les couches les plus basse, la condensation de vapeur d'eau et la libération de chaleur latente provoque une hausse de la température (à même altitude), ce qui permet de respecter l'image 2. Oui, mais pb, l'image 3 (théta et humidité) montre que pour les théta c'est une explication plausible, mais l'air est precisement tres sec a cet endroit, donc encore un fois mon raisonnement s'effondre. /emoticons/tongue@2x.png 2x" width="20" height="20">

Pour le Tourbillon potentiel, relatif, absolu, ça me va, je comprends.

Dans l'autre cas, anomalies basses :

Passons aux anomalies basses.

Voici la carte du contexte à 500hPa (géopotentiel et humidité), avec la zone de coupe wetter3 et Météociel.

Voici la coupe des températures.

C’est exactement l’inverse ici : anomalie basse température dans les couches moyennes alors que la tropo est plus basse donc plus chaude.

Sur la coupe des thêtas et de l’humidité, on retrouve dans le cercle rouge l’anomalie froide tandis que l’anomalie chaude se retrouve dans le cercle vert avec une augmentation du gradient de thêta pour un niveau donné (pour la liaison avec la tropo thermique et qui concorde avec les fortes valeurs de Tp). Le cercle jaune, à l’avant de l’anomalie montre une humidité relative plus importante, signe d’ascendances.

Sur cette coupe de Ta, là encore, c’est l’inverse de tout à l’heure : l’intrusion stratosphérique conserve son Tp (creux des iso-Tp), et présente une augmentation du Ta puisque la subsidence entraîne pour une parcelle d’air donnée une diminution de son gradient de thêta.

Une anomalie basse de tropo se remarque aussi grâce à un noyau de fort Ta, qui provoque, par son déplacement, une advection de Ta, donc des ascendances (forçage d’altitude).

De même: subsidence = transport de theta (conservative aux hautes altitudes tres pauvre en humidité), donc augmentation de la théta en moyennes altitudes. Sur l'image c'est ce qu'on observe tres haut (cercle vert) mais on observe le contraire aux moyennes altitudes. Pourquoi ? Vraiment une donnée doit me manquer car en tournant le pb dans tous les sens je ne trouve pas. Par contre, l'air dans la subsidence est luis aussi sec (bleu dans le cercle rouge) ce qui me conforte, et m'etonne d'autant plus par rapport au iso théta qui seble venir du bas, comme dans une ascendance.

En bref, je n'arrive pas à trouver la conservation de l'energie en lisant ces graphiques.

Je suis preneur de toutes explication, je ne doit pas etre loins de bien comprendre mais quelques chose m'échappe, cette idée/concept qui une fois fourni me fera dire "Mais oui, mais c'est bien sur, comme ai-je ne pas comprendre cela"

A bientôt

[Météofun]

Salut,

Je comprends ton problème. Le souci, c’est que là, c’est une advection de fortes thêta, du sud, qui provoque cet effet. C’est en quelque sorte un transport de cette anomalie : elle ne se forme pas sur place. L’interaction dynamique, qui viendra après peut effectivement amener ton raisonnement, mais surtout en altitude. D’ailleurs, tu peux voir qu’en haute altitude, l’anomalie chaude n’est pas autant marquée : une anomalie haute de tropo est souvent une anomalie froide de thêta en haute altitude (pas forcément très clair ici, mais pour ‘en convaincre, tu peux regarder dans les archives wetter3 ou observer les coupes régulièrement). Cette anomalie est plutôt, en général, le siège de subsidences faible en moyenne (renforcement de l’anomalie chaude) dans la couche moyenne (mouvements verticaux anticycloniques si tu préfères, bien que les vitesses verticales ne soient pas directement reliées à la pression, et d'ailleurs, on ne parle pas vraiment de pression en surface ici), qui est bien marqué dans l’exemple par la zone bleu. Pas d’ascendances notable et encore moins de condensation importante.

On retrouve pour les anomalies basse le même problème dans la dissociation entre les mouvements de tropo et les mouvements des couches moyennes (très large, soit quasiment toute la troposphère). On a bien une subsidence à la tropo (zone verte effectivement) et là, tout colle plus où moins (zone bleu, anomalie chaude de thêta, …). En revanche, on a bien une anomalie froide (issu à la base d’une advection et qui se renforce, s’atténue, se modifie avec la dynamique. Notamment, on parfois un renforcement si des ascendances se développent. D’ailleurs, si l’anomalie se déplace vers des zones plus chaudes, elle semble se renforcer sur les cartes (gradients plus importants), mais ce n’est que fictif. Effectivement, l’iso-thêta semble venir du bas. On est en plein dans l’évolution dynamique qui est particulièrement visible dans la zone la plus bleu (quart en haut à gauche de la zone rouge) : renforcement du gradient de thêta. Typiquement le problème de prendre en exemple des cas concrets qui se passe jamais exactement comme on le veux …

En résumé, différencie bien les mouvements de la stratosphère de ceux de la troposphère, oublie dans un premier temps les problèmes de condensations, et pense aussi que les anomalies se forme rarement comme cela, mais ont une histoire et ont souvent pour origine une advection.

Voilà, j’espère ne pas avoir été trop rapide : il a quand même des raccourcie. J’espère aussi avoir été compréhensible, mais je n’ai pas trop le temps de plus détailler aujourd’hui.

@+

[frc63]

Salut,

Je comprends ton problème. Le souci, c’est que là, c’est une advection de fortes thêta, du sud, qui provoque cet effet. C’est en quelque sorte un transport de cette anomalie : elle ne se forme pas sur place.

Ok, une advection donc. Je suis quelqu'un qui a du mal à admettre et qui cherche à comprendre d'une façon palpable la physique (c'est la raison pour laquelle j'ai abandonner la Quantique), là je pédale encore un peu.

J'ai trouvé sur le net un cours bien fichu qui expose ce que tu explique:

COURS DYNAMIQUE TROPOSPHERE

La diapo 9 reprend exactement ce que tu explique.

En effet, dans le cas d'une anomalie basse de tropo (haute de PV, of course, en haut sur la diapo), les iso-théta vers 300 hPa sont plus élevées que d'habitude (ils viennent de la strato), alors qu'en moyenne et basse tropo, les iso-théta sont plus basse que d'habitude. Soit exactement comparable à l'exemple pratique que tu montre plus haut. Mais sur ce cours, (forcément juste... enfin j'espere) je ne COMPREND PAS comment des iso théta de basse couche plus faible que d'habitude peuvent correspondre à des température plus haute, et comment des iso-théta de haute tropo plus haute que d'habitude peuvent correspondre à des tempé plus basse que d'habitude.

En fait, à la diapo 10, juste en dessous, le prof semble se contredire lui même en mettant "Warm" en haut et "Cold" en bas pour une anomalie basse de tropo, soit ce à quoi je m'attends. A moins qu'il ne parle de la théta (la tous le monde est d'accord).

En resumé, comment des théta plus hautes que d'habitude (en haute tropo) peuvent correspondre à des température plus basses, et inversement pour la basse et moyenne tropo, comment de plus basses théta que d'habitude peuvent correspondre à des températures plus élevées.

l'advection ne change rien à ce pb, physiquement je ne comprends pas, ça me semble contraire au concept même de la température potentielle !

Pour le reste, je suis parfaitement d'accord, et ce n'est sans doute qu'un pb de vocabulaire.

: une anomalie haute de tropo est souvent une anomalie froide de thêta en haute altitude (pas forcément très clair ici, mais pour ‘en convaincre, tu peux regarder dans les archives

Ok la dessus, c'est visible sur ton exemple.

wetter3 ou observer les coupes régulièrement). Bien évidement, cette anomalie est plutôt le siége de subsidences faible en moyenne (renforcement de l’anomalie chaude) dans la couche moyenne (mouvements verticaux anticycloniques si tu préfères), qui est bien marqué dans l’exemple par la zone bleu. Pas d’ascendances notable et encore moins de condensation importante.

Ok, bien en accord avec la figure 2 diapo 9 du cours, anomalie haute de tropo, iso théta en creux vers le sol en moyenne tropo, donc tempé plus haute que d'habitude. En fait je me rend compte qu'on est d'accord sur toute la ligne et que c'est le prof qui semble s'etre trompé dans "froid" et "chaud" sur sa diapo 9. Bien, ça me rassure.

Maintenant, si j'ai pigé dans le sens "Ok, valide d'un point de vue physique", j'ai du mal a me representer pourquoi une advection fait monter la tropo. De l'ai plus chaud est de l'air dilaté qui prend plus de place et vas donc tendre a "pousser" la tropo dans la strato, alors q"une advection d'air froid et dense tendra par la depression associée à aspirer la tropopause vers le bas ? Je suis un fan d'interpretations physiques /emoticons/smile@2x.png 2x" width="20" height="20">

On retrouve pour les anomalies basse le même problème dans la dissociation entre les mouvements de tropo et les mouvements des couches moyennes (très large, soit quasiment toute la troposphère). On a bien une subsidence à la tropo (zone verte effectivement) et là, tout colle plus où moins (zone bleu, anomalie chaude de thêta, …). En revanche, on a bien une anomalie froide (issu à la base d’une advection et qui se renforce, s’atténue, se modifie avec la dynamique.

Pigé, si j'utilise le raisonnement que je donne juste avant. /emoticons/smile@2x.png 2x" width="20" height="20">

Notamment, on parfois un renforcement si des ascendances se développent. D’ailleurs, si l’anomalie se déplace vers des zones plus chaudes, elle semble se renforcer sur les cartes (gradients plus importants), mais ce n’est que fictif. Effectivement, l’iso-thêta semble venir du bas. On est en plein dans l’évolution dynamique qui est particulièrement visible dans la zone la plus bleu (quart en haut à gauche de la zone rouge) : renforcement du gradient de thêta. Typiquement le problème de prendre en exemple des cas concrets qui se passe jamais exactement comme on le veux …

En résumé, différencie bien les mouvements de la stratosphère de ceux de la troposphère, oublie dans un premier temps les problèmes de condensations, et pense aussi que les anomalies se forme rarement comme cela, mais ont une histoire et ont souvent pour origine une advection.

Ok, j'ai l'impression que j'ai pigé. Mais dis moi si je me trompe.

Non non, point de vue physique je n'ai aucun pb, c'est dans l'interpretation de la physique que je cherche à progresser, pour "voir" au sens propre ce qui se passe vraiment. Merci pour tes explications.

A+

[Météofun]

Salut à toi,

Effectivement, il a clairement une inversion entre chaud et froid sur la diapo 9. Mais si tu t’en es aperçu, c’est que tu commences à comprendre …

Pour l’influence de l’advection, on peut le voir aussi simplement comme une advection d’une zone de haute tropo des zones du sud à la tropo bien plus élevée. Il n’a donc pas nécessairement besoin de « pousser », même si cette image n’est pas tout à fait fausse. Il ne faut pas perdre de vu que la tropo thermique est absolument immatérielle, alors que la tropo dynamique (exemple 1.5 ou 2 PVU) peut être suivi.

En terme de dynamique, ne pas oublier l’équivalence : les anomalies d’altitude agissent sur les basses couches, mais les basses couches agissent aussi sur l’altitude …

@+

Christophe

[passionné d'orage]

Bonjour,

J'étudie en ce moment la dynamique atmosphérique, chose particulièrement complexe .

J'étudie principalement les cartes de la 1.5 PVU. J'essaye de comprendre l'origine des mouvements verticaux ascendants à l'amont des anomalies de tropopauses. Si on abrège tout ça de manière très simpliste, des mouvements ascendants et subsidient se mettent en place pour restituer l'équilibre du vent thermique. C'est pour en quelque sorte compenser l'air chaud d'un coté et l'air froid de l'autre.

Pourriez-vous me faire un condenser si ça ne vous embête pas sur l'origine des mouvements verticaux du aux anomalies , en replaçant les termes: advection de TA, tourbillon potentiel, vent thermique, isentrope, ligne iso-thêta, coutant-jet, advection thermique, divergence...

Parce que c'est vrai qu''on se perd vite avec tout ces termes

Par exemple j'ai pu lire que la déformation des isentropes imposée un mouvement ascendant à l'avant de l'anomalie, alors ça n'a rien avoir avec le système compensatoire ( équilibre du vent thermique), ou alors c'est moi qui ne voit pas le rapport ...

Voici un schéma:

Si on pouvait m'expliquer ce cercle visieux..

[Cotissois 31]

Salut,

Très bonne remarque par rapport à ce schéma. Je ne sais pas si tu l'avais pris dans les discussions précédentes (qu'on pardonne moi, Meteofun, Gombervaux ou d'autres il y a 8 ans) mais ce schéma est très trompeur.

Les isentropes se resserrent à la base de l'anomalie en effet mais ça ne dit pas que l'air monte ou descend. Les isentropes sont en quelque sorte le terrain de jeu des particules, libre à elles de monter ou descendre ce terrain.

Sur ce schéma, ne pas oublier les flèches de vent à côté.

Avec ce simple schéma en coupe, les particules montent la pente des isentropes à l'arrière et plongent à l'avant dans la pente. C'est tout le contraire. Dans les cas vraiment violents, ça existe : l'air de l'anomalie plonge à l'avant vers le bas : intrusion sèche caractérisée.

Le fameux équilibre du vent thermique, il est perturbé parce qu'une anomalie est dans un cisaillement de vent (flèches à gauche). Dit autrement, parce qu'une anomalie est dans une zone barocline. Ca produit des advections qui sont contraires à l'équilibre du vent thermique. Donc l'atmosphère rappelle vers l'équilibre en produisant des mouvements verticaux.

Un point important :

Si on oublie que la Terre tourne (pas d'équilibre du vent thermique), alors l'anomalie semble forcer les mouvements verticaux en se déplaçant en bloc. Tel un front cohérent qui force l'air chaud à monter à l'avant. C'est ce que montre ce schéma.

Mais en fait c'est le contraire, la Terre tourne donc il y a des mouvements verticaux donc l'anomalie se déplace en bloc !

D'un certain point de vue, les anomalies provoquent un petit déséquilibre initial, laissent agir le rappel à l'équilibre, et comme par hasard, ça créé des mouvements verticaux et ça leur permet de se propager tel un front qu'on n'arrête pas.

Quand on fait de la météo, on aime bien se mettre dans la tête qu'une anomalie est un front qui force les ascendances à l'avant. Mais en fait c'est le contraire ! Les ascendances permettent la progression cohérente du front.

Exactement comme en surface : ce n'est pas le front qui force les ascendances, mais les ascendances qui permettent la progression du front.

Parce que la Terre tourne !

Mais trop souvent, on raisonne en oubliant que la Terre tourne et on aboutit à des fronts qui forcent les ascendances.

[passionné d'orage]

Ah d'accord, je commence à mieux comprendre .

Qu'est ce que les advections de TA viennent faire là-dedans alors? Il est dit que des advections de TA positive à 300hPa favorisaient les ascendances... Est-ce-que ces advections jouent le même rôle que l'équilibre du vent thermique? Autrement dis le rôle de compensation ? Parce que je ne vois pas trop comment des advections de TA peuvent provoquer des mouvements verticaux...

Quant tu dis:

"Ca produit des advections qui sont contraires à l'équilibre du vent thermique. Donc l'atmosphère rappelle vers l'équilibre en produisant des mouvements verticaux", c'est des advections de TA alors que tu parles?

D'ailleurs, si quelqu'un pourrait m'apporter un peu plus de précision sur ce qu'est les lignes isentropes et les iso-thêta ?...

En faite, une anomalies de tropopause provoque on peut dire deux types de forçage: Le premier qui sert à restituer l'équilibre du vent thermique, via des ascendances en aval et de la subsidence en amont, et le second lié aux fameuses entrées droites et sorties gauches de jet, mais bon ,souvent les deux étant liés...

Plus la branche de jet qui pilote l'anomalie de tropopause est puissante et plus le soulèvement à l'avant sera puissant étant donné que plus le contraste thermique air chaud/air froid est important et plus le jet sera puissant et donc plus les ascendances/subsidence devront être importante pour restituer l'équilibre du vent thermique qui est fortement "détruit" par ce fort contraste...

Pas facile tout ça

[Cotissois 31]

Il est dit que des advections de TA positive à 300hPa favorisaient les ascendances... Est-ce-que ces advections jouent le même rôle que l'équilibre du vent thermique?"

Je reprends ce principe, théorique, mais qui correspond à l'état de l'art sur la compréhension de l'atmosphère :

Un flux moyen à l'équilibre

+

Une anomalie

=

Advection non conformes à l'équilibre -> Force de rappel vers l'équilibre -> Mouvements verticaux -> Propagation de l'anomalie

Dans la dernière ligne, les mouvements verticaux sont liés aux advections. C'est le principe des forçages QG : on identifie les advections et on devine les mouvements verticaux. On dit alors "les advections forcent les mouvements verticaux".

Quelqu'un qui veut court-circuiter le problème dira "l'anomalie/front force les mouvements verticaux".

Mais on a déjà montré que le "meilleur moyen" de calculer les mouvements verticaux, c'est bien de coder un rappel vers l'équilibre.

C'est un jeu complexe dans lequel l'illusion finale est belle "le front force les ascendances dans sa propagation", mais passe par une complexité remarquable.... si on se base sur la méthode déterministe (itération des équations dans le temps).

[passionné d'orage]

D'accord, merci.

Donc, si je récapitule tout ça le plus simplement possible, l'anomalie de tropopause ( ou front), qui est accompagnée d'air froid et qui arrive sur de l'air chaud, va provoquer des mouvements verticaux ascendants/subsidents pour remettre en place l'équilibre du vent thermique pour compenser. C'est un moteur qui fait monter l'air chaud à l'avant et qui fait descendre l'air froid à l'arrière.

Mais, cette anomalie étant dans un cisaillement du vent, perturbe l'équilibre du vent thermique , et va produire des advections de TA qui sont contraire à cet équilibre, du coup, pour remettre en place cet équilibre, des mouvements verticaux ascendants vont s'opérer. Les particules d'air "montent" la surface des isentropes à l'avant de l'anomalie et descendent à l'arrière.

Finalement, j'aurais du peut-être commencer par la fin pour expliquer ça.

Quand tu dis qu'elle est dans un cisaillement, c'est le courant-jet de l'anomalie qui produit ce cisaillement?