Inversion de température potentielle

[Appollondu75]

Bonjour à tous,

J'ai relu il y a quelques jours le chapitre 7 des Fondamentaux, qui aborde en quelques pages la température potentielle, et depuis, je me pose quelques questions sur les causes concrètes des inversions de thêta dans l'atmosphère...

D'après la définition de ce paramètre, si on prend une particule et qu'on lui fait suivre une évolution adiabatique, donc sans transfert de chaleur avec son environnement sur toute la longueur de la troposphère, elle conservera la même température potentielle. Par conséquent, si on veut arriver à un profil de thêta qui ne soit pas constant sur la verticale, il faut nécessairement que s'opèrent des transferts d'énergie entre la particule et son environnement.

Comme transferts d'énergie courants dans l'atmosphère, nous avons les classiques processus d'évaporation et de condensation ; le premier correspond à une absorption d'énergie pour libérer la particule de la phase liquide (je crois), le second à une libération d'énergie - donc de chaleur. Donc, d'après la longue équation de l'évolution diabatique d'une particule - assez longue pour me fournir une bonne excuse pour ne pas la transposer ici, je veux dire -, lors d'une condensation, le thêta baisse à cause de cette libération de chaleur.

Le problème, c'est que lorsque je fais un petit tour des coupes GFS, cette interprétation semble ne pas vraiment coller avec les variations du champ de thêta'E sur la verticale. En effet, les gradients négatifs y sont plus que fréquents, alors que, lors de leurs apparitions, les processus d'évaporation me semblent assez loin d'être systématiques.

J'aurais donc deux questions :

1° En pratique, quand surviennent réellement les phénomènes d'évaporation dans l'atmosphère ? L'idée que je m'en fais (passage de l'HR de 100% à < 100% entre deux moments délimités par le pas de temps du modèle), semble être simpliste au vu des incohérences qu'elle engendre...

2° Donc, concrètement, quand surviennent les inversions de thêta'E ?

Je pense que la réponse est simple, et que mon incompréhension vient uniquement du fait que dans cette histoire, un point basique a dû m'échapper... Quoiqu'il en soit, merci d'avance pour vos réponses !

EDIT : la nuit porte conseil, et je me rends compte qu'il est un peu normal que je ne cerne pas l'évaporation avec une coupe : l'outil approprié est plutôt l'émagramme (sondage). Il n'empêche que je ne comprends toujours pas le "déphasage" de ces inversions de TPE et des évaporations qui apparaissent sur la verticale...

Edition au 22/09 : bon, eh bien merci pour vos réponses, si je puis dire... J'aurais pourtant cru que certains (je pense à Traqueur, Cotissois, Gaet, Damien, et bien d'autres) auraient les connaissances nécessaires pour me répondre, ou, du moins, discuter de la question - soit ces conclusions sont finalement erronées, auquel cas je m'en vais poster ma question sur Futura-Sciences, soit j'ai jusqu'alors gravement sous-estimé le pouvoir anti-météo des vacances.

[Gombervaux]

maldonne sur l'hypothèse, dans les modèles, c'est le tourbillon potentiel qui est conservatif, pas la T potentielle. en conséquense, les cartes de TPE tiennent compte du rotationel du vent. (Inversion du tourbillon potentiel oblige) voir Arbogast et autres sur le sujet.

[Cotissois 31]

Je donnerai une réponse si vous me versez 10 millions d'euros sur le compte secret d'une société écran aux Iles Caimans. /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20">

Non mais vous avez le droit de remettre le sujet en haut de la liste sans rajouter une allusion de service non rendu. Personne n'est payé pour répondre à tous les clients lol

[Appollondu75]

maldonne sur l'hypothèse, dans les modèles, c'est le tourbillon potentiel qui est conservatif, pas la T potentielle. en conséquense, les cartes de TPE tiennent compte du rotationel du vent. (Inversion du tourbillon potentiel oblige) voir Arbogast et autres sur le sujet.

Merci pour la correction. En évoquant P. Arbogast, je suppose que tu fais référence à ce PDF ? Pas le temps (et guère plus l'envie... ) de me plonger là-dedans pour le moment, mais à première vue, ça semble effectivement répondre à la question.

Je donnerai une réponse si vous me versez 10 millions d'euros sur le compte secret d'une société écran aux Iles Caimans.

Non mais vous avez le droit de remettre le sujet en haut de la liste sans rajouter une allusion de service non rendu. Personne n'est payé pour répondre à tous les clients lol

Ok, j'y penserai la prochaine fois... mais le sujet étant resté assez longtemps en tête de file, je me disais que si on ne m'avait pas répondu la première fois, je n'aurais certainement pas plus de chance en relançant.

[Higurashi]

Salut /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20">

Le problème avec la question c'est qu'elle mélange plusieurs choses et qu'elle est imprécise sur d'autres. Il faudrait savoir précisément de quoi tu parles et à quelles échelles sinon ça risque d’être tendu. Tu sembles premièrement mélanger la theta ( la température potentielle ) et la theta'E ( la température potentielle équivalente ). Dans la pratique c'est quand même deux choses bien différentes.

1° En pratique, quand surviennent réellement les phénomènes d'évaporation dans l'atmosphère ?

Quand il pleut des Gigalitres sous un front /emoticons/tongue@2x.png 2x" width="20" height="20"> Ou bien dans ton jardin quand tu t'amuses à arroser ta plante qui va finalement faner à cause d'une larve de hanneton qui lui bouffe les racines /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20"> . C'est la qu'il faudrait préciser à quelle échelle tu parles.

2° Donc, concrètement, quand surviennent les inversions de thêta'E ?

Quand la température baisse plus rapidement que le gradient adiabatique humide ( ou sec si tu parle du theta ). Finalement des inversions de theta'E tu les retrouves dans des situations convectives. Donc ça se retrouve facilement à l'échelle locale/mésoscale et dans la couche limite.

Je ne sais pas si cela répond à ta question mais c'est un peu le foutoir dans la façon dont tu as formuler ton paragraphe. Tu parles du profil vertical de thêta qui augmente sur la verticale. A grande échelle cela se vérifie et c'est principalement dut à un équilibre radiatif/convectif. Pas forcément besoin des processus de condensation/évaporation pour avoir un truc réaliste. Le faire avec la theta'E et inclure ces processus cela permet d'avoir quelque chose de plus "fin". Cela me rappelle les analyses de fronts avec la theta puis la theta'E. La première n'est presque pas sensible au phénomène humides par exemple.

Pour Gombervaux, je pense qu'on n'a pas besoin d'attaquer tout de suite avec du lourd pour sa question. A la base il voulait savoir quand surviennent les inversions de Theta, Theta'E, pas parler du caractère conservatif ou non

[harry977]

Salut Apollondu75,

Je suis d'accord avec traqueurdefoudres pour dire que ta question est assez imprécise.

Par contre c'est vrai que le concept de l'adiabatisme (sans échange de chaleur avec le milieu extérieur) est assez flou. Je pense qu'en fait le milieu extérieur doit être vu comme l'extérieur de la masse d'air et non l'extérieur de la particule.

Par exemple si ta masse d'air arrive sur un sol surchauffé le milieu extérieur apportera de la chaleur (il n'y aura pas ici de phénomène adiabatique), mais si une particule se condense car elle se soulève et que la pression diminue on parle de chaleur latente : en effet la chaleur dégagée par cette particule sera peut être de nouveau consommée si elle s'évapore en descendant par la suite sans que l'extérieur de la masse d'air ait apporté ou enlevé de la chaleur à celle-ci.

[gaet34]

Donc, d'après la longue équation de l'évolution diabatique d'une particule - assez longue pour me fournir une bonne excuse pour ne pas la transposer ici, je veux dire -, lors d'une condensation, le thêta baisse à cause de cette libération de chaleur.

Le problème, c'est que lorsque je fais un petit tour des coupes GFS, cette interprétation semble ne pas vraiment coller avec les variations du champ de thêta'E sur la verticale. En effet, les gradients négatifs y sont plus que fréquents, alors que, lors de leurs apparitions, les processus d'évaporation me semblent assez loin d'être systématiques.

J'aurais donc deux questions :

1° En pratique, quand surviennent réellement les phénomènes d'évaporation dans l'atmosphère ? L'idée que je m'en fais (passage de l'HR de 100% à < 100% entre deux moments délimités par le pas de temps du modèle), semble être simpliste au vu des incohérences qu'elle engendre...

2° Donc, concrètement, quand surviennent les inversions de thêta'E ?

Je pense que la réponse est simple, et que mon incompréhension vient uniquement du fait que dans cette histoire, un point basique a dû m'échapper... Quoiqu'il en soit, merci d'avance pour vos réponses !

Salut,

l'équation d'évolution diabatique dont tu parles ne doit pas tenir compte des changements de phase de l'eau. La thetaE d'une particule, pour rappel, c'est quand tu lui fais suivre la pseudo-adiabatique du thermomètre mouillé jusqu'à un rapport de mélange nul, puis tu la fais redescendre selon une adiabatique sèche. Ce paramètre mesure donc la capacité de la particule à bien vouloir libérer de la chaleur latente de condensation. Quand tu fais condenser ta particule, sa capacité calorifique est complètement modifiée (il doit y avoir un cp dans l'équation, mais il doit rester constant dans ton équation d'évolution parce que justement il n'y a pas de changement de phase, je ne sais pas si je suis clair;..), du coup elle se refroidit plus lentement, mais elle garde la même thetaE.

Comme le gradient adiabatique sec est plus important que l'humide, tant que tu as pas condensation, ton gradient vertical de thetaE est négatif. Ce qui est souvent le cas, car ça correspond à des processus atmosphériques classiques.

Pour répondre plus précisément à tes questions:

1. Il y a évaporation dès qu'il y a présence d'eau liquide dans un milieu non saturé. C'est très fréquent dans l'atmosphère. Dans ce cas on peut quand même considérer que l'évaporation de l'eau liquide amène à la saturation l'air auparavant sec.

2. Avec le même raisonnement que dans mon baratin au-dessus, tu vas avoir augmentation de la thetaE sur la verticale quand ton gradient vertical de T est plus faible que le gradient d'une évolution pseudo-adiabatique. C'est le cas lors de phénomènes d'isothermie ou d'inversion de profil de T..

Je m'embrouille moi-même un peu dans ces concepts donc n'hésite pas à me demander de reformuler /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20">