Tourbillon potentiel barotrope ?

[Cloé]

Bonjour, à tous.

 

Je suis étudiante en master Sciences de l'Atmosphère, de l'Océan et du Climat (SOAC pour les intimes ). En ce moment je me penche sur le sujet (épineux) du tourbillon potentiel et des ondes de Rossby, et je suis face à quelques interrogations (4) qui n'ont pas trouvé réponses dans mes cours ou la littérature...

 

D'après ce que j'ai compris, il existe le tourbillon absolu et le tourbillon potentiel (d'Ertel). Dans mon cours, c'est présenté comme le tourbillon potentiel barocline. J'en déduis qu'il y a une forme du tourbillon potentiel barotrope, mais je ne trouve rien là dessus... une piste ?

 

La conservation du tourbillon absolu est une bonne façon d'expliquer les ondes de Rossby dans un modèle barotrope et non divergent, mais les ondes de Rossby sont en réalité baroclines.

Si on s'intéresse au franchissement d'un relief (montagne par exemple), dans un cas barotrope, est-il possible de l'expliquer avec le tourbillon potentiel plutôt que le tourbillon absolu ? Car à mon sens la conservation du tourbillon potentiel ne s'applique que dans le cas barocline, je me trompe ?

Et si je suis mon raisonnement alors on devrait/pourrait expliquer les ondes de Rossby avec la conservation du tourbillon potentiel, mais dans un cas barotrope ou barocline ?

 

Je vous remercie pour vos réponses

[Cotissois 31]

Très bon choix de sujet le tourbillon potentiel !  👌 

 

Le tourbillon potentiel barotrope est P = tourbillon/épaisseur qui est l'aspect le plus intuitif car analogue à l'effet patineur sur une colonne solide déformable.

L'air n'est pas solide, mais le concept de colonnes de Taylor prouve que c'est comme si. 

 

Si on s'intéresse au franchissement d'un relief (montagne par exemple), dans un cas barotrope, est-il possible de l'expliquer avec le tourbillon potentiel plutôt que le tourbillon absolu ? Car à mon sens la conservation du tourbillon potentiel ne s'applique que dans le cas barocline, je me trompe ?

 

Non avec ma réponse précédente.  Si l'air fait des colonnes de Taylor, alors la descente d'une pente de relief étire le tourbillon. Conservation du tourbillon potentiel barotrope.

Les cuves tournantes simulant la Terre produisent très bien cet effet, facile à voir sur youtube.

 

Les océanographes font l'essentiel du cours avec ce modèle barotrope.  En météo, le problème est que ça n'aide ni à prévoir le moindre front, ni la moindre tempête des latitudes moyennes, donc le modèle barocline devient obligatoire très rapidement.

[Cloé]

Merci pour ta réponse !

 

il y a 10 minutes, Cotissois 31 a dit :

Le tourbillon potentiel barotrope est P = tourbillon/épaisseur qui est l'aspect le plus intuitif car analogue à l'effet patineur sur une colonne solide déformable.

L'air n'est pas solide, mais le concept de colonnes de Taylor prouve que c'est comme si. 

En fait, cette formulation me fait penser à celle que j'ai vu pour les eaux peu profondes (shallow water) mais on ne l'a jamais nommé "tourbillon potentiel barotrope"... maintenant je fais le lien avec les colonnes de Taylor, merci !

 

Donc si je comprends bien, pour le franchissement d'un relief, mieux vaut expliquer la trajectoire de la colonne (et son étirement/compression) par la conservation du tourbillon potentiel (selon z) sous sa forme barocline ?

 

Un exemple :

P = (tourbillon relatif + f) ∂theta/∂P ==> si on franchit un relief, l'épaisseur de la colonne diminue, et pour conserver P alors le tourbillon relatif ET f  doivent décroitre. Mais par épaisseur ici on n'entend pas une hauteur H  comme dans le cas barotrope mais plutôt des surfaces (isentropes ? isobares ? les deux ?) comme si l'air était fictivement confiné dans ces surfaces.

J'ai bon ? 😁

[Cotissois 31]

Citation

En fait, cette formulation me fait penser à celle que j'ai vu pour les eaux peu profondes (shallow water) mais on ne l'a jamais nommé "tourbillon potentiel barotrope"...

 

Pour la météo de grande échelle, il y a beaucoup de redondances. Modèle à 1 couche, shallow water, barotrope, géostrophique, tout signifie à peu près la même chose car on a rarement l'un sans l'autre.

Le tourbillon potentiel est alors : tourbillon/épaisseur, souvent qualifié de "barotrope".

 

Citation

Donc si je comprends bien, pour le franchissement d'un relief, mieux vaut expliquer la trajectoire de la colonne (et son étirement/compression) par la conservation du tourbillon potentiel (selon z) sous sa forme barocline ?

 

Je pensais avoir dit le contraire Si la démonstration se fait en modèle à 1 couche, on revient à mon point précédent. Le tourbillon potentiel est alors : tourbillon/épaisseur, souvent qualifié de "barotrope". 

Tu n'as clairement pas besoin du tourbillon potentiel d'Ertel ici.

 

Citation

Mais par épaisseur ici on n'entend pas une hauteur H  comme dans le cas barotrope mais plutôt des surfaces (isentropes ? isobares ? les deux ?) comme si l'air était fictivement confiné dans ces surfaces.

 

Je pense que tu comprends oui.  La formule que tu montres a déjà renversé les choses (d'où une division qui devient multiplication), mais à la base c'est un delta H entre deux isentropes (dans le cas ici).  A ce stade, c'est rien d'autre que la version multi-couches de tourbillon/épaisseur, donc une répétition de la formule barotrope où le tourbillon est vertical. Est-ce ici barotrope ou barocline, je ne sais pas. Les océanographes disent souvent "barocline" pour le moindre modèle multi-couches, meme avec une formule tourbillon/épaisseur. 

 

ps : j'ai revu ma réponse précédente car c'est plus compliqué à répondre que prévu en fait...

Modifié 11 juin 2020 par Cotissois 31

[Cloé]

Ok je comprends ! Merci beaucoup, c'est clair maintenant 😃

[Cotissois 31]

Si certains connaissent mieux ton école, qu'ils n'hésitent pas à répondre aussi.

 

En effet, il y a des variations entre écoles et le plus important est de coller à ton école.

Modifié 12 juin 2020 par Cotissois 31