Modèle barotrope non divergent et Ondes de Rosby

[Eric38]

Bonjour 

 

Je suis ingénieur et prépare seul le concours externe spécial de Meteo France, notamment à partir du Malardel. 

 

Les ondes de Rosby sont caractérisées par la conservation du tourbillon absolu. Cela suppose modèle barotrope et non divergent. Le niveau 500 hpa est souvent pris comme référence et j'aimerais comprendre pourquoi. Dans une atmosphère à tourbillon potentiel uniforme, les anomalies de pressions , de tourbillon ou de température sont maximales au sol et à la  tropopause. On suppose ainsi qu'elles sont quasi nulles au milieu de l'atmosphère ? J'aimerais comprendre les hypothèses sous jacentes , merci  

[Cers]

Bonjour,

 

A grande échelle, les variations de la vorticité absolue d'une particule d'air sont reliées à la divergence/convergence du vent agéostrophique. Dans une troposphère délimitée par la surface et la tropopause (supposée rigide) et à vorticité potentielle QG uniforme, une perturbation de vorticité relative est forcément compensée par une anomalie de stabilité statique de signe opposé. Par exemple, un maximum de tourbillon (anomalie cyclonique) est conjugué à un minimum de stabilité statique, ce qui n'est effectivement possible qu'en surface et à la tropopause. L'amplitude d'une perturbation diminue alors à l'intérieur de la troposphère, où les structures sont notamment plus lisses que près de la surface. Considérons une anomalie cyclonique au sol associée à de la convergence du vent. Par conservation de la masse, il y a ascendance et étirement conduisant à une augmentation de la vorticité relative (accentuation du cyclonisme), la convergence est compensée plus haut par de la divergence. Dans un modèle simple, l'air diverge sous la tropopause, faisant office de couvercle. Par conséquent, la divergence horizontale s'annule nécessairement quelque part entre les deux. Le profil vertical de divergence (et donc de vitesse verticale) peut évidemment être en réalité plus complexe, la divergence pouvant s'annuler plusieurs fois entre la surface et la tropopause. Mais grosso modo, à l'échelle synoptique, on peut estimer que la divergence s'annule globalement à mi-troposphère, donc vers 500 hPa voire un peu plus bas, où l'atmosphère est finalement moins perturbée qu'en surface et à la tropopause, et non influencée par l'orographie ou la topographie. Une carte synoptique à 500 hPa fournit une bonne représentation de la circulation atmosphérique à grande échelle. Puisque la divergence est faible, un avantage est la quasi-conservation de la vorticité absolue au milieu de la tropopshère à distance des zones actives, qui permet l'utilisation de la vorticité absolue en complément du géopotentiel comme traceur des ondes de Rossby (un thalweg est associé à un axe de forte vorticité absolue). Dans un mouvement vers le pôle (vers l'équateur), une particule d'air voit sa vorticité relative diminuer (augmenter) pour compenser l'augmentation (la diminution) du tourbillon planétaire. Dans les régions "dynamiques" de l'atmosphère cependant, là où la composante agéostrophique de la circulation est importante, la quasi-conservation de la vorticité absolue n'est pas du tout vérifiée ; la modification locale de la vorticité absolue s'explique alors par la divergence horizontale et l'advection QG de vorticité. D'où l'intérêt de la vorticité potentielle qui, comme la température potentielle, est conservée pour des évolutions adiabatiques. Les ondes de Rossby peuvent en première approximation s'expliquer par la conservation de la vorticité absolue (cas barotrope, non divergent), mais plus généralement par la conservation de la vorticité potentielle.

Modifié 28 mars 2022 par Cers