Christophe Cassou et les Rivières atmosphériques

[_sb]

Je ne sais où posté ceci mais C Cassou a publié sur Twitter une superbe analyse sur l'AR (Atmospheric River) qui a concerné la France durant le week-end du 1er mai :

 

 

C'est un thème passionnant que j'approfondis depuis quelques années.

Irina Sandu d'ECMWF en a profité pour apporter l'EFI et le SOT de l'IVT modélisée par IFS (littéralement, l'intégration vertical du flux de vapeur) :

 

 

Une rivière atmosphérique (Atmospheric River, AR) peut être définie comme suit :
- un couloir étroit (plusieurs milliers de kms de long pour moins d'un millier de kms de large), où l'IVT est importante (>= 250 kg.m-¹.s-¹, parfois plus de 2000), en tenant compte de la variabilité saisonnière ;
- le long d'un front froid (bande pré-frontale où on retrouve le LLJ, Low Level Jet) contribuant ainsi à enrichir considérablement la bande d'ascendances plus étendue que l'AR ;
- une association avec des phénomènes qualifiés d'extrêmes aux latitudes moyennes.

Leur débit peut très largement dépasser celui de l'Amazone, ce qui en ferait les plus gros fleuves de la planète, mais de nature éphémère.

 

Le caractère extrême du phénomène induit par une AR est lié à la valeur de la IVT et à la durée pendant laquelle est touchée une zone considérée. Plus la zone est frappée longtemps avec une haute valeur d'IVT, plus le phénomène pourra être violent et hors norme. À l'inverse, une haute valeur d'IVT touchant brièvement la zone citée apportera vraisemblablement des pluies bénéfiques. Bien sur, la topographie locale amplifiera - ou non - le phénomène : un relief augmentera le risque par exemple et favorisera un courant de bas niveau, parallèle au relief (pour peu que le flux de l'AR soit perpendiculaire à ce même relief).
De plus, plus l'IVT sera élevée en abordant une côte, plus l'AR pénètrera loin dans les terres.

En Méditerranée, on peut difficilement parler d'AR stricto sensu. Toutefois, les hautes valeurs d'IVT peuvent aussi se rencontrer et donner ainsi un signal pour un risque de pluies diluviennes / d'inondations avec un contexte humide sans cesse réalimenté. Suivant l'axe (SW, S ou SE), les Alpes, la vallée du Rhône ou les Cévennes offrent un dynamisme supplémentaire en BC. Ce dynamisme accru peut être happé par les cellules convectives.

 

En  y ajoutant l'intégration verticale de la divergence du flux humide (« Vertical integral of divergence of moisture flux »), on détermine si les mouvements au sein de la masse d'air diminue (divergence) ou augmente (convergence) le taux global d'humidité dans la colonne.

 

Sans avoir accès à l'IVT, on peut soupçonner une AR lors d'un long ruban de PWAT associé à un fort vent à 850 hPa.
Le tube principal se situe habituellement entre 925 et 850 hPa, les 3/4 du flux humide sont sous les 700 hPa.

Dans notre hémisphère, les AR arrivent par le SW sur les façades occidentales des continents. Elles proviennent des régions tropicales, naturellement plus chaudes, via des processus initiaux de convection.

 

On retrouve bien les marqueurs amplifiés et le parallélisme AR // Jet Steam puisque les deux étant liés au gradient thermique. Au-delà, les études montrent que ce flux canalisé de vapeur d'eau augmente fortement le risque de cyclogénèse explosive et pourrait même laisser une « empreinte » dans le profil de la dépression (cf liens).

À un niveau global, il semble que les AR, pouvant être intimement liées aux ondes de Rossby, adoptent logiquement un comportement ondulatoire (Coriolis, conservation du PV, ...). Cela excite davantage l'apport de chaleur latente, via le transport canalisé d'humidité, vers l'Arctique. Si l'étroitesse du détroit de Béring et les reliefs qui l'entoure « cassent » ces ondes telle une diffraction, l'influence de cet apport au niveau de l'Atlantique nord devient important dans le réchauffement de l'Arctique : apport supplémentaire de vapeur d'eau amplifiant l'effet de serre et le rayonnement IR et apport supplémentaire d'eau chaude dans le bassin.

 

IVT ce 1er mai, analyse GFS. La magnitude est restée autour de 500 à 800 kg.m-¹.s-¹ durant 48h :

 

 

Le parallélisme avec le Jet (dans ses composantes « chaudes ») :

 

 

La theta'e où le canal humide reste constamment réalimenté, permettant au débit de l'AR de se maintenir, le long du front froid :

 

 

 

[1] : https://www.science-et-vie.com/nature-et-enviro/rivieres-atmospheriques-les-monstres-caches-du-climat-28012 [Fr]
[2] : https://www.science-et-vie.com/nature-et-enviro/rivieres-atmospheriques-les-monstres-caches-du-climat-28012 [Fr]
[3] : http://glossary.ametsoc.org/wiki/Atmospheric_river [En]
[4] : https://www.calstate.edu/water/conference/documents/2017/FMRalph_6Apr2017_WRPI_San_Jose_State.pdf [En]
[4] : http://cw3e.ucsd.edu/CW3E-Releases-New-Scale-to-Characterize-Strength-and-Impacts-of-Atmospheric-Rivers/ [En]
[6] : http://cw3e.ucsd.edu/arrecon_data/ [En]
[7] : http://cw3e.ucsd.edu/ivt_iwv_natlantic/
[8] : http://www.indiaenvironmentportal.org.in/files/file/extreme hydrological events in Europe.pdf [En]
[9] : http://www.atmos.albany.edu [en]
[10] : http://www.atmos.albany.edu/student/tburg/ [10]
[11] : https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/2016GL071320 (En]
[12] : http://cw3e.ucsd.edu/wp-content/uploads/2016/03/lavers_etal_grl_mar2016.pdf [En]  (open article)

 

[Mica]

Le tweet de Christophe Cassou avait été posté sur le topic de suivi du Centre-est durant l'épisode, hyper intéressant et instructif sur un phénomène météo que je connaissais personnellement pas.

 

J'ai découvert le cas extrême sur la côte ouest d'est Etats-Unis en 1862... 45 jours durant, près de 2600 mm... incroyable !

 

Merci également à toi pour tes explications techniques sur le phénomène !

Modifié 5 mai 2020 par Mica

[_sb]

Je n'avais pas consulté le forum Centre-est ces derniers temps et j'avais oublié le tweet de Christophe Cassou. C'est le tweet associé d'Irina Sandu qui amendait celui de Cassou qui m'a incité.

Cela fait déjà plusieurs fois que je pense écrire un topo sur les AR sur IC  car nous ne sommes que quelques rares intervenants à les évoquer au gré des configurations ; je suppose que c'est encore assez méconnu.

[Kyrion]

Merci pour cette synthèse 👍!

J'y ajouterais juste ce lien qui, sauf erreur, n'est pas mentionné dans ton résumé et permet de visualiser l'animation utilisée par C. Cassou.
C'est particulièrement esthétique : http://tropic.ssec.wisc.edu/real-time/mtpw2/product.php?color_type=tpw_nrl_colors&prod=global2&timespan=120hrs&anim=html5
 

[_sb]

Tout à fait, d'ailleurs la salve orageuse d'hier sur l'ouest du pays y est parfaitement visible sous cet angle (choisir le domaine Europe) et visible en tant qu'animation durant encore 5 jours.

Sinon, le ftp est là et on peut retrouver les images heure par heure depuis 2016 sur tous les domaines (remonter d'un niveau dans l'arborescence).

 

Je profite pour ajouter aussi ce  lien :

il permet de revoir des situations (1900-2014) sous l'angle AR via ERA-Interim ou ERA-20C.

Sinon, c'est possible avec ERA5 mais faut faire soi-même les simulations (télécharger les GRIB etc).

Modifié 5 mai 2020 par _sb

[Higurashi]

Je poste cela ici puisque c'est dans le thème.

Une ressource qui pourrait intéresser des gens.