Retour sur l'agitation du dernier WE

[edel]

Bonjour,

Voici un topic qui je l'espère sera didactique, il a pour but de m'éclairer et d'éclairer tout ceux qui comme moi ont subi les subtilités du temps sans en comprendre toute la mécanique.

Je vous propose donc de discuter des points suivants, merci dans vos réponses de noter le numéro de la question à laquelle vous répondrez :

1 - Arrivée de la goutte froide : pas besoin de grandes connaissances pour comprendre pourquoi les températures sont bien descendues, par contre comment se fait-il que cette arrivée brutale d'air très froid (-10 à 850hpa, -35 à 500hpa) ce soit faite presque sans précipitations sur un grand quart nord-ouest ? Etions-nous trop proches de l'anticyclone ?

2 - Remontées humides de méditérannée : Comment s'explique la grande résistance de l'air froid malgré un flux bien marqué de sud, et donc chargé d'air air passé par la méditérannée à priori plus doux ? Il est surprenant (à mon niveau de connaissance) de constater que malgré le passage de cet air plus doux les températures soient restées basses au sol et même en baisse progressive durant toutes cette journée sur le lyonnais par exemple. Même MF s'est faite avoir, prévoyant dans un premier temps des températures de l'ordre de 0/+2° dans le lyonnais, où il a fait en réalité -2/-3°.

3 - Direction des vents au sol : Comment les vents ont-ils pu se maintenir à dominante nord au sol alors que les courbes isobariques au sol auraient du théoriquement induire un flux à dominante sud, tout comme en altitude où la logique était respectée avec un flux de sud ?

4 - Contraste thermique en régions méditérannéennes : il fut impressionnant samedi avec de grosses différences en quelques dizaines de km seulement. Comment ce contraste a-t-il pu se maintenir aussi longtemps (beaucoup plus que prévu par MF) alors que les vents forts et doux auraient du théoriquement chasser l'air froid présent au sol ?

5 - Retour d'est de samedi dans l'ouest : comment se fait-il qu'ils aient atteint la bretagne sans difficulté alors qu'ils n'ont pas atteint le nord de la seine ? Les régions au nord de la seine étaient-elles trop éloignées du centre dépressionnaire ?

Voilà beaucoup d'intérogations pour essayer de comprendre toute la subtilité de l'évolution du temps.

Merci d'avance pour vos réponses

[anecdote]

2 et 4 >> l'air froid de basses couches est plus dense que l'air chaud, et donc plus difficile à "bouger". Il est fréquent qu'il subsiste au sol sous forme de pellicules tenaces. Ces pellicules sont d'autant plus difficiles à modéliser qu'elles sont de faible épaisseur (parfois moins de 500 m).

Au départ c'est le dynamisme de l'air froid qui prime. En clair c'est lui qui impose les mouvements. L'air chaud est chassé en altitude et vers le nord par l'air froid. L'avancée de l'air chaud au niveau du sol traduit surtout le déplacement de la masse d'air froid hors de frontières qui laisse ainsi le champ libre à l'air chaud (ainsi l'air chaud ne pousse pas l'air froid), hormis quelques pellicules récalcitrantes au ras du sol.

Un autre exemple est celui du fameux épisode des 12 et 13 novembre 1999 : l'air froid du sud-ouest (faible vent d'ouest) résistait largement au flux doux et très vigoureux (100 km/h) de sud-est qui circulait au-dessus de l'air froid. Les forts cumuls de pluie de cet épisode forment un arc qui se moule sur la masse d'air froid au déplacement très faible lors de cet épisode.

Autre illustration de cette puissance de résistance de l'air froid : le schéma de la pertubation à 2 fronts : le front froid finit par rejoindre le front chaud, cad que l'air chaud est esclave face aux 2 masses d'air froid.

Donc si on voit avoir une vision plus claire de la circulation, de manière générale, il faut suivre les masses d'air froid, donc surtout les fronts froids.

[hailstone]

Bonjour à tous,

1 - Arrivée de la goutte froide : pas besoin de grandes connaissances pour comprendre pourquoi les températures sont bien descendues, par contre comment se fait-il que cette arrivée brutale d'air très froid (-10 à 850hpa, -35 à 500hpa) ce soit faite presque sans précipitations sur un grand quart nord-ouest ? Etions-nous trop proches de l'anticyclone ?

Il y a toujours un décalage des centres d'actions avec l'altitude: décalage vers l'ouest quand on monte. La dépression de surface en Pmer est donc globalement plus à l'est que la goutte froide d'altitude (à 500hPa), elle-même un peu plus à l'est que l'air le plus froid au niveau de la tropopause (300hPa environ dans ces situations).

Si la goutte froide était centrée sur le centre de la France environ en début d'épisode (nuit de jeudi 26 à vendredi 27), en revanche les basses pressions en surface allaient plutôt de l'Est (vers la Bourgogne) jusqu'au sud-est méditerranéen. Le NO était alors effectivement sous des pressions relativement plus élevées.

Les anomalies de tropopause et les rapides de jet sont aussi plus efficaces en général sur la façade est à sud-est de l'anomalie d'altitude, puisqu'elle peuvent entrer en phase avec des zones à fortes Théta E (air relativement plus chaud et plus humide que directement sous la goutte froide, ou plus à l'ouest, où l'air y est en général plus froid et plus sec). C'est donc là qu'on a droit aux plus d'ascendances, donc au soulèvement de masses d'air donnant des nuages et des précipitations. C'est ce qui explique que les précipitations aient plutôt affecté la façade est du pays jeudi soir (côte d'azur, NE, ...) et pas le NO.

2 - Remontées humides de méditérannée : Comment s'explique la grande résistance de l'air froid malgré un flux bien marqué de sud, et donc chargé d'air passé par la méditérannée a priori plus doux ? Il est surprenant (à mon niveau de connaissance) de constater que malgré le passage de cet air plus doux les températures soient restées basses au sol et même en baisse progressive durant toutes cette journée sur le lyonnais par exemple. Même MF s'est faite avoir, prévoyant dans un premier temps des températures de l'ordre de 0/+2° dans le lyonnais, où il a fait en réalité -2/-3°.

c'est un phénomène de pellicule froide (l'air froid dense résiste bien en basses couches et oblige l'air doux à s'élever au-dessus de lui, cela étant facilité par un contexte dépressionnaire favorable aux ascendances synoptiques). Je ne me souviens plus trop de la direction du flux en très basses couches, mais il me semble qu'il avait gardé une composante nord en vallée du Rhône, ce qui montrerait bien que les très basses couches étaient "thermiquement séparées" de l'advection douce en altitude. Le fait d'avoir de la neige au sol a sûrement aidé au maintien de cette pellicule froide.

3 - Direction des vents au sol : Comment les vents ont-ils pu se maintenir à dominante nord au sol alors que les courbes isobariques au sol auraient du théoriquement induire un flux à dominante sud, tout comme en altitude où la logique était respectée avec un flux de sud ?

Tu parles peut-être de la région lyonnaise et la vallée du Rhône? on avait bien des pressions plus élevées sur la Bourgogne que dans le golfe du Lion, ce qui induit en très basses couches un flux de nord.

4 - Contraste thermique en régions méditérannéennes : il fut impressionnant samedi avec de grosses différences en quelques dizaines de km seulement. Comment ce contraste a-t-il pu se maintenir aussi longtemps (beaucoup plus que prévu par MF) alors que les vents forts et doux auraient du théoriquement chasser l'air froid présent au sol ?

C'est une frontogénèse explosive qui a eu lieu, bien difficile à cerner par les modèles (utilité de modèles de méso-échelle non-hydrostatiques dans ces cas là). Les processus dynamiques dûs au relief ont du s'ajouter aux processus diabatiques (isothermies, limite pluie/neige, condensation, courants de densité) et à la circulation agéostrophique entre anomalie de tropopause et talweg de basses couches (circulation des vents n'obéissant pas à l'équilibre entre gradient de pression et coriolis), pour amplifier l'activité de la dépression et donc rapprocher les isothermes (d'où le fort contraste thermique localement).

La configuration du relief a permis également aux flux de s'organiser de telle manière qu'on ait de tels contrastes: flux d'ouest à nord-ouest apportant en continu une alimentation d'air très froid par la vallée de l'Aude sur la région de Narbonne, air froid également longeant le pied des Cévennes par flux de nord-est, air doux méditerranéen d'est-sud-est se soulevant sur cet air froid et sur le relief des Cévennes, le tout s'enroulant autour d'une dépression dans le golfe du Lion près de l'Hérault.

5 - Retour d'est de samedi dans l'ouest : comment se fait-il qu'ils aient atteint la bretagne sans difficulté alors qu'ils n'ont pas atteint le nord de la seine ? Les régions au nord de la seine étaient-elles trop éloignées du centre dépressionnaire ?

cela est tout simplement dû au pivotement de la goutte froide d'altitude plus vers l'ouest, les anomalies de tropopause ayant donc une trajectoire (suivant à peu près le bordure ouest du jet) sud-est/nord-ouest, ce qui a emmené les ascendances du LR vers le Poitou et vers la Bretagne, plutôt que vers l'IdF.

[Cotissois 31]

tentatives de réponse :

1) déjà l'onde dépressionnaire arrivait de l'Est, donc amenait un air globalement assez sec. Au sol le flux est restéà l'Est, donc pas d'humdification en surface. En plus on a eu une grosse advection d'air froid près du sol limitant carrément des développements instables. Et il est vrai de plus que le champ de pression était assez élevé sur le NO. Notons quand même qu'un front d'altitude a déclenché une faible activité pluvieuse en Manche, mais par manque d'humidité je pense, ça n'a pas donné grand chose

5) Il faut regarder l'orientation du flux. La goutte froide a d'abord commencé à ramener un air humide et instable sur le littoral méditerrannéen. Avec la progression de la dépression d'altitude vers l'Est le flux a tourné au SE sur la France. Ce qui privilégie la facde ouest de la Francer vis-à-vis du Nord et de l'Idf. En plus un réchauffement d'altitude s'est produit par l'Est, ce qui fait déjà que le caractère neigeux sur le NO n'était pas assuré (mais l'air froid ayant résisté en surface toute le NO atlantique a eu le droit à de la neige, plus ou moins bien vu par les modèles) mais en plus limitait fortement la progression des pluies plus à l'Est( comme tu dis en résumé : trop éloigné de la dépression froide)

3) vent de Nord ? plutôt de NE. Les isobares au sol étaient alors orientés plein Est donc c'est assez cohérent, ce qui produisait au passage un joli cisaillement avec la circulation d'altitude qui elle était S/SE...

nb : je me suis servi des analyses GFS sur wetter3.de pour ces explications.

edit : hailstone qui s'y connait mieux que moi a déjà répondu. je laisse quand même mon message et je vais en profiter pour comparer avec mes réponses...

[hailstone]

2 et 4 >> l'air froid de basses couches est plus dense que l'air chaud, et donc plus difficile à "bouger". Il est fréquent qu'il subsiste au sol sous forme de pellicules tenaces. Ces pellicules sont d'autant plus difficiles à modéliser qu'elles sont de faible épaisseur (parfois moins de 500 m).

Au départ c'est le dynamisme de l'air froid qui prime. En clair c'est lui qui impose les mouvements. L'air chaud est chassé en altitude et vers le nord par l'air froid. L'avancée de l'air chaud au niveau du sol traduit surtout le déplacement de la masse d'air froid hors de frontières qui laisse ainsi le champ libre à l'air chaud (ainsi l'air chaud ne pousse pas l'air froid), hormis quelques pellicules récalcitrantes au ras du sol.

Un autre exemple est celui du fameux épisode des 12 et 13 novembre 1999 : l'air froid du sud-ouest (faible vent d'ouest) résistait largement au flux doux et très vigoureux (100 km/h) de sud-est qui circulait au-dessus de l'air froid. Les forts cumuls de pluie de cet épisode forment un arc qui se moule sur la masse d'air froid au déplacement très faible lors de cet épisode.

Autre illustration de cette puissance de résistance de l'air froid : le schéma de la pertubation à 2 fronts : le front froid finit par rejoindre le front chaud, cad que l'air chaud est esclave face aux 2 masses d'air froid.

Donc si on voit avoir une vision plus claire de la circulation, de manière générale, il faut suivre les masses d'air froid, donc surtout les fronts froids.

ok pour les notions de pellicule d'air froid tenace, de soulèvement de l'air chaud sur l'air froid, l'air chaud étant moins dense que l'air froid, des effets de courants de densité à méso-échelle, etc...

par contre, pas ok du tout pour dire que l'air froid est le moteur de tout ça!

on retrouve encore en filigrane cette théorie des AMP (anticyclones mobiles polaires)...

cela fait un bon nombre d'années maintenant qu'on a compris (on = les organismes météorologiques internationaux officiels) que ce sont les dépressions qui régissent le déplacement des masses d'air froides et chaudes et non les masses d'air qui sont la source des frontogénèses et autres phénomènes liés aux dépressions. C'est la dépression qui force les masses d'air chaude et froide à venir se confronter et non les masses d'air qui permettent le creusement d'une dépression.

je ne veux pas relancer un débat qui a déjà eu lieu mille fois sur ce forum, mais sachez que cette théorie selon laquelle l'air froid impose les mouvements au reste de l'atmosphère n'est pas fondée et pas approuvée par les organismes météorologiques internationaux.

avec tout le respect que je dois à anecdote, qui par ailleurs nous fait d'excellentes chroniques climatologiques.

[Gombervaux]

Donc si on voit avoir une vision plus claire de la circulation, de manière générale, il faut suivre les masses d'air froid, donc surtout les fronts froids.

Non Si on veut avoir une vision claire de la circulation, il faut aller la chercher entre 200 et 300hPa.

C'est la circulation des jets d'altitude qui vont engendrer la circulation générale.

Les vents en basse couche, on les trouvera grâce à l'étude des anomalies chaudes.

Il y a bien sûr des "anomalies froides" mais généralement barotropes, elles sont plutôt facteur de stabilité (anciennement hautes pressions)

Le point 3 est bien la limite de la théorie Norvégienne, et la démonstration qu'elle est fausse.

Les zones dépressionaires sont généralement créées par le vent en surface (jet de basse couche), par déformation de la zone barocline du front d'anomalie.

Et cette déformation est toujours elle même engendrée par l'advection d'une anomalie de tropopause.

T'as pas le choix, c'est la règle de l'inversibilité du tourbillon potentiel.

[anecdote]

Il est physiquement aberrant que des variations de de flux ou de pression dans une atmosphère raréfiée (à 200 hPa) puissent créer de grands anticyclones de surfaces - mobiles qui plus est - et donc qu'elles puissent véhiculer de grandes masses d'air froid au ras du sol !

Par ailleurs, les dépressions ne naissent pas n'importe d'où ni n'importe comment : à chaque impulsion d'air froid, une dépression naît mécaniquement (soulèvement de l'air chaud), se creuse plus ou moins en fonction de 2 paramètres (poussée d'air froid et libération de chaleur latente dans le tourbillon), et meurt progressivement par manque d'alimentation en air chaud (notamment lorsque deux anticyclones se rejoignent). Depuis le pôle, la trajectoire privilégiée de l'air froid est la trajectoire américano-atlantique, ce qui explique que tant de dépressions circulent du sud du Groënland à l'Islande. Fin décembre 1999, d'immenses masses d'air froid successives s'étaient écoulées sur le centre et l'Est de l'Amérique du nord, générant 4 tourbillons très creux sur l'Atlantique nord (dont 2 ont traversé la France). Là on a vu que les vents peuvent très bien se renforcer sur les terres, car ce qui compte ce sont d'abord les 2 paramètres cités plus haut et non de simples plaines (qui n'ont pas freiné grand-chose).

A l'échelle saisonnière, si les vents sont plus forts en hiver et la circulation plus rapide, c'est à cause de la différence thermique de surface pôle/équateur accrue par rapport à la saison estivale : or cette différence naît en SURFACE, par déperdition de chaleur au pôle (tandis que la zone équatoriale est stable en température). C'est donc au pôle et au ras du sol que naît cet accroissement de gradient : si on fait une moyenne temporelle, il s'accroît de façon continu, mais dans la réalité il s'accroît par à-coups, car tout est mobile.

[Gombervaux]

Il est physiquement aberrant que des variations de de flux ou de pression dans une atmosphère raréfiée (à 200 hPa) puissent créer de grands anticyclones de surfaces - mobiles qui plus est - et donc qu'elles puissent véhiculer de grandes masses d'air froid au ras du sol !

Laissons de côté ce genre de considérations directement issues des commentaires de Monsieur Leroux. /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20">L'influence de la haute troposphère a été démontrée par l'expérience Fastex au siècle passé, et les détracteurs n'auront jamais les moyens équivalents pour démontrer le contraire.

Si on prétent que les particules d'air situées à 10km du sol n'ont aucune influence sur la troposphère, alors que dire de celles qui sont encore moins nombreuses, puisque situées à plus de 20km et qu'on situe dans l'ozonosphère. Abérrante l'influence de la couche d'ozone? Je n'y crois pas une seconde.

En quoi les particules d'air proches de la tropopause ont une influence?

1 les jets, transportant de l'énergie entre les pôles et l'équateur, ils contribuent à l'équilibre thermique de l'atmosphère.

2 les particules d'air sec de cette altitude, qui sont de grosses faignasses, naviguent sur leur isentrope théta E afin de ne pas s'écarter de leur équilibre énergétique.

Quand survient une anomalie de tropause, avec son air plus frais au milieu, les isentropes ThétaE, qui varient dans le sens contraire à la température, vont s'élever (au creux de l'anomalie de tropo correspond un dôme de Théta E).

Tranquille sur sa Théta E des particules, à l'approche de l'anomalie, vont se voir soulever au niveau du dôme de thétaE... alors qu'elles ont rien demandé. Elles vont se fâché tout rouge!

Quand une particule d'air subit une ascendance à grande échelle, c'est loin d'être sans conséquence à plus petite échelle. A chaque élévation de particule correspond une micro cyclogénèse. Ensuite, des réaction en chaîne peuvent se produire jusqu'au sol.

C'est le battement d'aile du papillon de Lorentz. Mais faut admettre qu'on change d'échelle. /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20">

En quoi on est obligé de suivre cette théorie:

Les grands modèles comme GFS et CEP suivent ce raisonnement, et ils sont cohérents avec eux mêmes.

On ne peut pas en prendre un morceau et l'appliquer à une autre théorie (comme celle de M. Leroux), ou bien forcément on serait conduit à des incohérences de raisonnement.

[hailstone]

Il est physiquement aberrant que des variations de de flux ou de pression dans une atmosphère raréfiée (à 200 hPa) puissent créer de grands anticyclones de surfaces - mobiles qui plus est - et donc qu'elles puissent véhiculer de grandes masses d'air froid au ras du sol !

si on prend l'exemple de l'anticyclone des Açores, il est lié à la branche descendante de la cellule de Hadley et correspond à une zone de subsidence de grande échelle, qui s'intègre dans la circulation générale.

A des latitudes plus tempérées, au gré des déformations de la zone barocline liées aux cyclogénèses des moyennes latitudes, se crée un système d'ondes avec alternance d'anticyclones et de dépressions en surface (ondes de Rossby notamment). Tu vas un peu vite en créant un raccourci entre les jets au niveau de la tropopause et les masses d'air froid au ras du sol. Le lien entre les deux est en réalité indirect mais bel et bien existant.

sur le côté "mobile" de ces anticyclones, et bien oui, tout ça bouge, étonnant!

Par ailleurs, les dépressions ne naissent pas n'importe d'où ni n'importe comment : à chaque impulsion d'air froid, une dépression naît mécaniquement (soulèvement de l'air chaud), se creuse plus ou moins en fonction de 2 paramètres (poussée d'air froid et libération de chaleur latente dans le tourbillon), et meurt progressivement par manque d'alimentation en air chaud (notamment lorsque deux anticyclones se rejoignent).

on pourrait renverser la question: et comment ces "impulsions" d'air froid au ras du sol qui créent des dépressions "mécaniquement" arriveraient à créer des anomalies de tropopause et du tourbillon à 200hPa ?

la mort d'une dépression peut être due à l'affaiblissement du tourbillon en basses couches (associé il est vrai à des advections thermiques), à l'affaiblissement de l'anomalie de tropopause ou à leur déphasage progressif (souvent un peu de tout ça d'ailleurs).

Depuis le pôle, la trajectoire privilégiée de l'air froid est la trajectoire américano-atlantique, ce qui explique que tant de dépressions circulent du sud du Groënland à l'Islande. Fin décembre 1999, d'immenses masses d'air froid successives s'étaient écoulées sur le centre et l'Est de l'Amérique du nord, générant 4 tourbillons très creux sur l'Atlantique nord (dont 2 ont traversé la France).

et cet air froid, il s'écoule par gravité du pôle nord vers les USA ou l'Atlantique? ou alors il a trop froid, alors il migre vers le sud?

à mon avis, ce qui explique les descentes d'air froid sur ces régions est la présence d'une zone barocline de surface vers l'est américain (région du Gulf Stream et du courant du Labrador...) qui rentre en phase avec des anomalies de tropopause, d'où une importante cyclogénèse à même d'orienter le flux au nord sur le côté ouest de la dépression (d'où la descente d'air froid) et au sud sur le côté est.

si on raisonne dans l'hémisphère sud, il s'agit de remontées d'air froid et dans ce cas, puisque le haut de la Terre est le pôle nord, il faudrait retourner le globe pour que l'air froid puisse aussi s'écouler vers des latitudes plus proches de l'équateur. (c'est une boutade, je préfère préciser)

A l'échelle saisonnière, si les vents sont plus forts en hiver et la circulation plus rapide, c'est à cause de la différence thermique de surface pôle/équateur accrue par rapport à la saison estivale : or cette différence naît en SURFACE, par déperdition de chaleur au pôle (tandis que la zone équatoriale est stable en température). C'est donc au pôle et au ras du sol que naît cet accroissement de gradient : si on fait une moyenne temporelle, il s'accroît de façon continu, mais dans la réalité il s'accroît par à-coups, car tout est mobile.

Aux moyennes latitudes, la surface ET la tropopause dynamique (gradient thermique vertical, tourbillons et jets en haute troposphère) sont les deux niveaux desquels découle quasiment toute situation météorologique à l'échelle synoptique.

Cette règle de l'inversion du tourbillon potentiel permet de retrouver à partir du tourbillon potentiel (produit du tourbillon absolu par le gradient vertical de température potentielle) le champ de pression, de vent géostrophique (et de tourbillon géostrophique), et de température, et même la vitesse verticale et le vent agéostrophique.

Il est montré que les anomalies de vent, de tourbillon géostrophique et de température potentielle ne peuvent être d'amplitude maximale que près du sol ou de la tropopause (c'est donc le cas des anticyclones et des dépressions).

Les zones cycloniques sont associées à des anomalies chaudes au sol et froides près de la tropopause. Inversement, les zones anticycloniques sont associées à de l'air plus froid en basses couches, mais à de l'air plus chaud en altitude.

Le "développement barocline" menant au creusement d'une dépression provient de la superposition (ce que j'appelle souvent "phasage") d'une anomalie d'altitude avec une anomalie de surface. Le déclin de la dépression provient du déphasage entre ces anomalies, par exemple quand l'anomalie d'altitude se déplace trop en aval de l'anomalie de basses couches, la subsidence en amont de l'anomalie d'altitude détruisant le tourbillon de basses couches, ce qui a pour effet de combler la dépression.

Pour résumer, on peut avoir:

- une dépression associée à une anomalie chaude en basses couches ("précurseur de basses couches") qui, si elle est suffisamment importante et que les vitesses verticales créées se positionnent favorablement par rapport à un jet d'altitude, peut créer du tourbillon au niveau de la tropopause.

- une anomalie de tropopause (zone barocline d'altitude ou zone à fort tourbillon potentiel, appelée "précurseur d'altitude") qui, si elle est suffisamment importante, peut créer du tourbillon en surface par interaction avec une zone barocline.

En outre, les régions polaires sont une sorte de réservoir de fort tourbillon potentiel d'altitude (edit: cf. également la remarque de Gombervaux sur l'air stratosphérique et la couche d'ozone). Tout ne se produit donc pas en surface au niveau des pôles. La tropopause a un rôle fondamental à jouer.

[marco_p]

Fait attention Hailstone, Leroux et ses disciples refusent également de reconnaitre l'existence des circulations de grande échelle comme la cellule de Hadley.... Tu pars donc de loin!

[hailstone]

Fait attention Hailstone, Leroux et ses disciples refusent également de reconnaitre l'existence des circulations de grande échelle comme la cellule de Hadley.... Tu pars donc de loin!

c'est promis, je n'insisterai plus... sinon, au fait, je crois qu'on était censé parler du fameux weekend agité des 27-28-29 janvier 2006...