Equilibre cyclostrophique / non hydrostatisme & orages

[Jean K.]

Bonjour,

Premièrement : Les supercellules sont elles les seules orages en équilibres cyclostrophiques ? ( Equilibre entre le gradient de pression et la force centrifuge ).

Deuxièment : Comment peut on définir le non hydrostatisme et a quelle(s) échelle(s) peut il se rencontrer ? Par exemple, on le rencontre seulement dans les Orage isolés ( monocellule ) ou bien on le rencontre jusque dans les orages très organisés ( MCS, cyclone etc.. ) ?

[Higurashi]

Premièrement : Les supercellules sont elles les seules orages en équilibres cyclostrophiques ? ( Equilibre entre le gradient de pression et la force centrifuge ).

Je pense que tout orage ou complexe convectif rotatif à des échelles restreintes est en équilibre cyclostrophique . De la simple tornade aux multicellulaire contenant une ou plusieurs supercellules . Pour les Cyclones je pense que d'autre force commencent à intervenir

[Cotissois 31]

L'équilibre cyclostrophique ça voudrait dire que les particules ne font que tourner autour des tourbillons. Où avez-vous vu que les supercellules étaient en équilibre cyclostrophique ? Ca m'étonnerait quand même, car les mécanismes de convergence et de divergence dominent la convection. L'air ne fait pas que tourner autour d'une supercellule...

L'équilibre cyclostrophique permet de comprendre la notion de tourbillon et sa stabilité. Mais ça n'est jamais très adapté à la réalité. Au contraire de l'équilibre géostrophique qui est très adapté à la réalité.

[Higurashi]

Au contraire de l'équilibre géostrophique qui est très adapté à la réalité.

Oui mais à l'échelle d'un orage cela ne se vérifie plus /emoticons/smile@2x.png 2x" width="20" height="20">

De mon côté je crois l'avoir lu quelque part dans fondamentaux de météo, mais j'en suis plus si sur, faudrait que je regarde /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20">

[Higurashi]

Ouaip, quand ils parlent par exemple d'un split d'une cellule orageuse : " L'interaction entre l'ascendance initiale et le cisaillement de vent génère ainsi, par basculement, 2 zones de tourbillon vertical de signe opposés juste au dessus de la surface et de part et d'autre de l'ascendance intiale. A l'échelle d'un nuage convectif, le champ de masse se met en équilibre cyclostrophique avec la circulation tourbillonnaire. Un minimum local de pression est ainsi associé à chacune des zones de tourbillon vertical générées par basculement .."

Il y'a des situations dans lesquels les orages sont en équilibre cyclostrophique ( en moyenne troposphère ), apparemment selon eux une supercellule aussi peut l'être . Mais ça parait compliqué de discerner les situations ou ils le sont ou non Normalement ce serais quand on a création de tourbillon vertical par basculement d'un tourbillon horizontal ( comme décrit ci dessus ).

Exemple d'un nuage convectif en équilibre cyclostrophique avec, en réponse, une ascendance amplifiée au milieu :

[Ventdautan]

Je pense que le mieux est de repartir de la définition.

L'écoulement cyclostrophique fait parti d'un certain type de mouvement : le mouvement équilibre,

Dans le mouvement équilibre, on suppose que l'accélération tangentielle est nulle.

L'équation d'un mouvement équilibre est V²/R+(1/rho)(dP/dn)+fV si on choisi un mouvement en coordonnée curviligne avec R le rayon de courbure et f le paramètre de Coriolis. Le premier terme est l'accélération normale, le deuxième terme est la force de pression normale et le troisième terme est la force horizontale de Coriolis.

A partir de cette équation on peut négliger certains termes par rapport à d'autres.

-Si on suppose que l'accélération normale est négligeable devant la force de Coriolis, soit V²/R<

-Si on suppose que la force de pression est négligeable, on a V²/R+fV=0 soit V=-fR. C'est l'écoulement inertiel. Si f constant, les trajectoires sont des cercles de rayon R et de période T=2pi/f.

Avec une analyse en ordre de grandeur, on voit que cette hypothèse n'est pas vérifié dans l'atmosphère sauf pour des mouvements de petites échelles comme les brises cotières (rotation légère des brises côtières au cours de la journée).

-Si on suppose que la force de Coriolis est négligeable par rapport à l'accélération normale, soit |V²/R|>>fV, on obtient un écoulement cyclostrophique. On a donc V=racine((-R/rho)(dP/dn))

On a donc 2 cas de figure : R>0 et dP/dn<0 (écoulement cyclonique avec un centre de rotation qui correspond à un minimum de pression) ou R<0 et dP/dn>0 (écoulement anticyclonique avec un centre de rotation qui correspond à un minimum de pression soit une dépression anormale) mais peu de chance d'en observer. Cet écoulement existe pour les phénomènes de micro-échelle et certains phénomènes de l'échelle aérologique.

-Si on garde tous les termes, on obtient le vent du gradient qui possèdent plusieurs solutions suivant le signe de R et du gradient de pression.

Pour l'exemple du split puis de la supercellule, il faut voir cela via l'équation du tourbillon absolue (TA). En gros, en coordonnée pression, la tendance du tourbillon absolue vertical (son évolution temporelle) est composé de 2 termes : un terme de convergence et un terme de bascule (je néglige l'advection de TA). Lorsque l'on est en présence de cisaillement vertical de vent horizontale (qui fabrique du tourbillon horizontal) et d'un gradient horizontale de vitesse verticale (ascendance), le tourbillon horizontal bascule et devient du tourbillon vertical (le terme de bascule dans l'équation est positif, cela augmente le tourbillon). Cela créer du tourbillon vertical qui peut converger et accélérer la circulation cyclonique (terme de convergence). Dans ces configuration là, on peut avoir naissance au mesocyclone. Tout ceci résulte d'un équilibre très fragile.

Bien évidemment, il y a plein de simplifications faites dans ce que j'ai dit.

[Higurashi]

-Si on suppose que la force de Coriolis est négligeable par rapport à l'accélération normale, soit |V²/R|>>fV, on obtient un écoulement cyclostrophique. On a donc V=racine((-R/rho)(dP/dn))

On a donc 2 cas de figure : R>0 et dP/dn<0 (écoulement cyclonique avec un centre de rotation qui correspond à un minimum de pression) ou R<0 et dP/dn>0 (écoulement anticyclonique avec un centre de rotation qui correspond à un minimum de pression soit une dépression anormale) mais peu de chance d'en observer. Cet écoulement existe pour les phénomènes de micro-échelle et certains phénomènes de l'échelle aérologique.

Oui, pour les tornade ou les orages monocellulaire par exemple, dont font parti les supercellule

Les orage banal qui n'ont pas de rotation en leur sein ne sont donc pas en équilibre cyclostrophique . Les ouragans non plus, puisque la force de coriolis commence a avoir un bon impact dans le tas /emoticons/smile@2x.png 2x" width="20" height="20">

Sinon merci pour ta réponse au fait, c'est très détaillé /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20">

[Cotissois 31]

Pour préciser quand même, l'équilibre cyclostrophique est un équilibre (comme détaille bien Ventdau' ). Quand FdM dit que le champ de masse se met (partiellement) en équilibre cyclostrophique, ça ne veut pas dire que la supercellule EST en équilibre géostrophique. Ca paraît un détail, mais dire que quelque chose est en équilibre quand c'est juste qu'il y a tentative d'équilibre, ça n'implique pas les mêmes conclusions. Enfin perso je tique /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20">

[Higurashi]

Pour préciser quand même, l'équilibre cyclostrophique est un équilibre (comme détaille bien Ventdau' ). Quand FdM dit que le champ de masse se met (partiellement) en équilibre cyclostrophique, ça ne veut pas dire que la supercellule EST en équilibre géostrophique

. Ca paraît un détail, mais dire que quelque chose est en équilibre quand c'est juste qu'il y a tentative d'équilibre, ça n'implique pas les mêmes conclusions. Enfin perso je tique

Tu voulais dire cyclostrophique ?

Oui c'est pas faux non plus ce que tu dit, mais dans ce cas je ne vois pas pourquoi cela n'arrive pas à s'y mettre ( on à la force centrifuge et la force centripète lié au gradient de pression pourtant dans les cas supercellulaires).

[Pan]

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Modifié 26 août 2023 par Pansa

[Higurashi]

Tiens ça me rappel un truc que je me suis demandé en lisant fondamentaux . Quand ils parlent des orages non supercellulaire qui split ( cisaillement vertical de vitesse seulement ), on à création d'un vortex opposé de chaque coté de l'ascendance mère, puis cela split . Or ces vortex devraient donné un aspect rotatif aux 2 cellules non ? Or ce n'est pas le cas je crois, quand le cisaillement ne tourne pas sur la vertical..

[Pan]

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Modifié 26 août 2023 par Pansa

[Higurashi]

Ah, je n'avais jamais remarqué /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20"> Pour moi à la base un split avec un cisaillement unidirectionnel avec l’altitude ne faisais pas tourner les cellules.

Dans ce cas un split donne donc toujours naissance à 2 supercellules ? Parceque dans fondamentaux, ils n'emploient le terme supercellule que pour les cas ou le split se fait avec un cisaillement directionnel .

[Damien49]

On avait eu une discussion là-dessus déjà ici :