Cirus

Analyses stratosphériques : explications

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sebb   

Tout à fait Sebb, la convection Tropicale est également très importante pour la prévision saisonnière et pour la vision du train d'ondes.

C'est très complémentaire de la Strato en fait, c'est en croisant tous les indices que l'on peut faire avancer les choses, mais c'est parfois antagoniste car trop d'indices tuent les indices.

La est toute la difficulté d'assemblée ce Puzzle géant qu'est la circulation atmosphérique.

Peut être un jour.191769.gif

Comme disait Coluche, trop de chercheurs et pas assez de trouveurs.laugh.png

Oui, et c'est vrai, j'ai d'ailleurs écris en relisant ces abstracts via rss flux il n'y a pas longtemps, études qui tendraient une fois de plus vers la QBO comme donneur d'ordre, voire l'enso au sens plus large

" This behavior seems to be driven by anomalous subtropical wave breaking related to changes in the zero-wind line position with the QBO phase."

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2013JD020560/abstract

Et pour la seconde:

"Our results reveal an ENSO modulation of the blocking precursors of SSWs."

http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/JCLI-D-13-00770.1

Plus qu'à attendre le point de vue de ceux qui ont la compétence pour décortiquer le contenu de ces études.

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Cirus   

Cirus avait posté ce graphe sur ses prévisions strato en Octobre:

Le résultat à postériori est troublant, ce qui relance la question de la gouvernance de la strato sur la tropo en hiver.

Même si l'alter égo de la NAM et l'AO plus que la NAO pour les puristes.

L'étude de la Stratosphère reste à mon avis la meilleur piste pour améliorer la prévision saisonnière hivernale.

Intéressant en tous cas.

Pour mieux comparer avec ce qui est comparable, je propose ici de poster la comparaison entre mes tendances effectuées le 23 août 2013, publiées le 26 août 2013 à l'époque sur espacemétéo et les observations réactualisées le 30 avril 2014 sous forme de coupes verticales de NAM (Northern Annular Mode).

En termes de variabilité basse fréquence, les ressemblances sont là pour ce qui concerne la stratosphère, malgré quelques décalages temporels non négligeables, mais tout de même faibles.

Les erreurs notables s’étalent en particulier sur le mois de janvier et le début du mois de février avec la présence de quelques sauts de NAM- dans la troposphère dû à quelques intermèdes avec migration des anomalies de hauts géopotentiels vers les parages du détroit de Béring et de la mer des Tchouktches et notamment à travers le fait que nous avons eu quelques brèches au-dessus de l’Europe au sein du complexe dépressionnaire. On peut noter également quelques erreurs en ce qui concerne l’intensité des sauts de NAM dans la troposphère au début de l’hiver élargi 2013/2014.

141422Comparaisonprevsobs2.png

213394datedecration.png

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Invité Sky Blue   
Invité Sky Blue

Et bien si cela date de fin Aout c'est encore plus fort.thumbup1.gif

En plus c'est toujours agréable de lire des gens modestes que des gens retranchés derrières leurs certitudes. wink.png

Je continuerai à suivre tes explorations stratosphérique avec plaisir sur IC ou ailleurs.smile.png

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cytruj   

Circulation générale de la troposphère dans l’hémisphère nord

Sans revenir sur la circulation générale de l’atmosphère avec les cellules de Hadley, de Ferrel, et polaire, je souhaite avant tout, vous expliquer ce qui caractérise de manière si particulière la circulation dans l’hémisphère nord. Je ne prétends aucunement savoir tous de cette circulation dans l’HN, mais je vous fais juste part de ce qui me saute aux yeux et qui me semble expliquer plus ou moins bien cette dite circulation. Je vais peut-être paraitre paradoxal, mais je vais d’abord vous parler de l’hémisphère sud car il me parait beaucoup plus simple à comprendre la circulation dans l’hémisphère sud.

De manière générale, s’il y a une circulation continue dans l’atmosphère, c’est qu’il y a un déséquilibre constant. En effet, l’atmosphère tante par tous les moyens de rétablir l’équilibre avec l’apport d’énergie inégale reçu sous forme calorifique issue du rayonnement infra-rouge du soleil. (En vain, puisque l’apport est continue) Maintenant que nous avons notre premier élément, le rayonnement solaire, c’est la nature de la surface sur laquelle va arriver le rayonnement qui va variée et donc possiblement expliquer la circulation observé. Je pèse mes mots sur cette hypothèse avec l’exemple de la circulation dans l’hémisphère sud. Brièvement, l’hémisphère sud, c’est un continent, l’Antarctique centré sur le pôle sud entouré essentiellement de mer et océan. La différence entre le continent et la mer est flagrante d’un point de vue « absorption d’énergie solaire ». Le bilan sur une année est clair, la mer absorbe beaucoup plus d’énergie calorifique que le continent. S’il y a un déséquilibre constant au niveau énergétique, on peut au moins essayer de trouver un équilibre sur l’aspect circulatoire. Le régime type ; VP concentré et centré sur le continent est presque quasi-indéboulonnable et fait la particularité de la circulation atmosphérique dans l’HS. Les ondes de Rossby très présentes dans ce type de circulation, sont d’ailleurs, très faciles à identifier. On pourrait (je ne sais pas si cela existe enfaite ^^) instauré un indice type AO (Antarctique Oscillation), mais l’intérêt serait presque inutile en période hivernale, tant un régime AO+ (Antarctique Oscillation) serait dominant à plus de 90% du temps (chiffre à titre purement indicatif, à ne pas prendre comme une valeur sûre) et fortement dépendant des SSW qui sont une rareté dans l’HS. (Quelques rares cas récents et d’ampleurs ont fait impression auprès de nos experts en stratosphère, comme mike) La stabilité de la circulation dans l’HS me conforte quelque peu dans ma façons de voir les choses. Il est enfin temps de parler de notre hémisphère nord.

Hémisphère Nord Structure géophysique – nature de la surface terrestre

Avant même de vous parler de la circulation atmosphérique dans l’hémisphère nord, il est important de savoir sur quelle base nous évoluons. (J’y prête énormément d’intentions à ce sujet, car c’est de là que part et se structure mon raisonnement !) Je veux parler des structures géophysiques présentes à la surface (nature des surfaces). Tout d’abords, comme dans l’HS, nous avons un gros bloc de glace centrée au pôle (notre grand corps malade). La différence notable entre HS et HN à propos de ce gros bloc de glace, c’est que dans l’HN, une grande proportion de la glace est issue de la congélation de l’eau de mer (la calotte glacière), tandis que dans l’HS une grande majorité de la glace repose sur du continent. Heureusement qu’il y a encore le Groenland une surface continentale non négligeable pour limitée la casse, mais lui aussi se fait attaquer par le réchauffement climatique… (Mais là n’est pas le sujet) Nous avons donc notre océan glacial Arctique avec une proportion d’eau et de glace qui varie.

1)

Circulation_generale_1__gvi7.png

Deux autres acteurs dédoublés tous les deux, caractérisent physiquement la surface terrestre de l’HN. Je veux parler de nos deux gros continents et océans. Pour les continents, nous avons l’Eurasie et l’Amérique du nord. Pour les océans, nous avons l’océan Atlantique et Pacifique. (Rien de nouveau ^^) En reprenant le même raisonnement fait sur la différence entre continent et océan pour l’HS, mais un bilan thermique réalisé essentiellement sur la période hivernal (de l’automne au printemps), les océans ressorte beaucoup plus chaud que les continents. (Sur la période estivale la tendance s’inverse)

Grossièrement, en période hivernale, on obtient quelque chose comme ça : [légende : rose=+chaud/bleu ciel=+ froid/bleu foncée= ++froid]

2)

Circulation_generale_2__rqa7.png

Régime de circulation type AO (Arctique Oscillation)

L’indice AO est un indice qui nous indique une situation globale à l’échelle de l’hémisphère en étudiant la différence de pression entre le pôle est les latitudes moyennes. (cf. définition tiré de Wikipédia)

« L’oscillation arctique (OA) est une variation de la différence de pression atmosphérique, au niveau de la mer, entre 20 N et le Pôle, d'une année à l'autre. Cette variation est reliée à l'intensité et la position moyenne des dépressions et anticyclones entre l'Arctique et les latitudes de 37 à 45 nord. Elle couvre tout l’hémisphère nord alors que d'autres oscillations similaires, comme l’oscillation nord-atlantique, couvrent des bassins océaniques particuliers.

Lorsque l'oscillation arctique se trouve dans sa phase positive, il existe une plus grande différence de pression entre 20N et le Pôle, une basse pression prédomine dans l'Arctique et une haute pression dans les latitudes tempérées de la planète. Lorsqu'elle est négative les systèmes s'inversent. Il faut habituellement de quelques jours à plusieurs mois pour que les situations s'inversent ainsi et c'est ce que l'on nomme l'oscillation1. Ce schéma de la situation en surface est intiment lié à la situation dans la haute troposphère et la stratosphère. La stratosphère tend à se refroidir durant la phase positive, et inversement durant la phase négative. Cela a pour conséquence de renforcer le vortex polaire en phase positive2. » (Fin de citation)

Qu’est-ce qu’on doit tirer de ça ?

Personnellement la seule chose qui me semble acquise avec l’AO, c’est qu’en phase positive, on a un VP concentré et positionné plus ou moins entre nord Canada et le pôle. Quelques débordements sur la Sibérie ne sont pas exclus. Et plus celui-ci est positif, plus c’est le cas. La phase positive me semble donc clairement définit et à titre de comparaison, cela ressemblerais d’avantage à une circulation type « Hémisphère Sud ». Les ondes de Rossby sont dans ce cas facilement identifiables. (Importances que j’évoquerais plus tard)

Maintenant que pouvons-nous tirer d’une AO négative ?

Cela nous indique, qu’un anticyclone polaire puissant se balade au niveau du pôle. Mais pas plus… Ce qui est marquée sur Wikipédia à propos de la phase négative, ne me convaincs pas, tant il y a de cas qui pèsent pour et contre ce qu’ils ont écrit.

Finalement, où est-ce que je veux en venir ?

Ce que je veux montrer ici, mais ça reste à débattre, c’est que quand l’AO est en phase positive, il y a un régime de circulation type « hémisphère sud », et plus la phase est positive, plus c’est le cas. (Avec ses ondes de Rossby bien défini). Par contre quand l’AO est négative, j’ai juste envie de dire que ce régime type « hémisphère sud » disparait. Plus l’AO est négative, plus ce régime s’efface. (Les ondes de Rossby aussi s’effacent, où deviennent difficilement identifiable)

Illustration :

3)

Circulation_generale_3__ukq4.png

Le Dipôle Arctique

Le fameux DA ! Celui qui fait tant écrire depuis ces dernières années. Bon, à part être anglophone, (que je ne suis pas, par flemmardise. Oui, je l’avoue^^) je n’ai pas trouvé de définition très précise de ce DA. Sur Wikipédia, ils n’ont même pas été fichue de terminé correctement l’article. Quelques mots clés et idées sont présents, mais la première fois que je l’ai lu, je n’ai rien compris. Puis à force d’observations, et de réflexions, je commençais à comprendre la particularité de la circulation de l’hémisphère nord. Le DA commença enfin à me sauter aux yeux !

4)

Circulation_generale_4__lno1.png

Reprenons la carte que j’ai faite pour expliquer mon sujet sur les structures géophysiques présente à la surface de l’hémisphère nord. Oublions le pôle nord et concentrons-nous sur les latitudes moyennes. Nous avons, deux bulles bleus ciels et deux bulles roses et où deux bulles de la même couleur ne se suivent pas. Partant de là, j’ai tout de suite compris. Partant du principe que le sens de circulation est connu, c.à.d. dans le sens normal (inverse aux aiguilles d’une montre) il apparaît quatre zones où 2 accentuent la cyclogénèse et les 2 autres accentuent l’anticyclogénèse.

5)

Circulation_generale_5__sqw1.png

La répercussion sur la circulation troposphérique se fait tout de suite ressentir et les forçages troposphériques sur le Vortex Polaire apparaissent :

6)

Circulation_generale_6__qpj1.png

Ce qui semble apparaitre comme 2 grosses ondes de Rossby, ne le sont pas réellement, car c’est un forçage et non une circulation classique. De se faite, ces forçages vont déstructurer les ondes de Rossby, en les amplifiants d’un coup (à la sortie d’un continent) avant de se « casser la gu**le » sur l’autre rive. Il est souvent mention, de la fonte des glaces de l’arctique qui amplifie le régime DA. En effet, en poussant le raisonnement à l’extrême, un régime AO+ sur un océan non glacé… Tout cela pour comprendre que la circulation type DA favorise les échanges méridiens, mais pas de manière totalement désordonné, c’est même tout le contraire ! Il faudrait créer ce même indice DA avec un DA+/- qui quantifierais le dipôle par les anomalies de géopotentiel Z500 (par exemple) sur des zones définit des 2 continents et océans. Un DA+ se caractériserait donc par un dipôle marquée et donc des anomalies négative sur les rives est des continents et des anomalies positives sur les rives ouest. Tandis qu’un DA-, serait caractérisé par un dipôle absent ou presque et donc des anomalies peu marquées et relativement homogène.

La balance DA/AO et les ondes de Rossby

La balance, ou plutôt, la dualité DA/AO est une réflexion plus poussée sur le rapport qu’ont ces 2 types de régimes sur la circulation de l’hémisphère nord. En cherchant des réponses sur le DA, j’ai souvent lu que le régime de circulation type DA et AO sont indépendant. J’ai eu beaucoup de mal à comprendre cela. J’ai donc poussée la réflexion par moi-même pour finalement arrivé à une conclusion totalement inverse, où le DA et L’AO sont fortement dépendant l’un de l’autre. Bien sûr cela reste à discuter, mais selon moi, cela pourrait expliquer pas mal de choses et notamment mettre d’accord beaucoup d’intervenant. (Ou pas ^^ je ne suis pas dans la tête de tout le monde)

Donc en quoi consiste mon raisonnement plus poussée ?

Il n’est pas si poussée que ça et reste même relativement simple dans un premier temps. Je vous parlais de l’AO et de l’indice AO+/-. Je considérais donc une AO+ comme un régime de circulation type HS, tandis qu’un AO- faisait disparaitre se régime type HS.

De même pour le DA, où le DA+ faisait apparaitre un régime de circulation fortement bipolarisé et le DA- qui lui faisait disparaitre se régime.

La dualité consiste donc à comprendre la rapport entre DA et AO. Une AO+ se couplera avec un DA- et inversement, Un DA+ se couplera avec un AO-. Un DA neutre se couplera donc très bien avec un AO neutre. Cela reste simple.

« Tu as un indices qui se complémente avec l’AO déjà connu. Quel en est l’utilité ? »

L’idée de faire cela, c’est d’essayer de prévoir leur variation. Comment ? Je le répète pour rappel, l’AO est ce qui caractérise un régime type HS et donc qui s’accompagne de ses ondes de Rossby bien équilibrées et esthétiques. Tandis que le DA lui essaie de « détruire » les ondes de Rossby (mot un peu fort à mon goût, mais c’est pour que vous compreniez). Le « truck », c’est qu’ils peuvent trouver un terrain d’entente et équilibré leurs régime de circulation. Cela tendrais donc vers un régime DA et AO neutre. Cependant, Il subsistera dans tous les cas, un terrain de mésentente entre nos 2 types de régimes. Je parle bien sûr, des «Ondes de Rossby ». Bon nombre d’indices oscillants peuvent agirent sur ces ondes de Rossby, comme le QBO qui agit sur le VP stratosphérique qui lui-même va en se réchauffant ou non (SSW avec splitting event ou displacement event) amplifier ou non et en fonction de… les ondes de Rossby. La QBO agit aussi sur la mousson qui peut entrer en phase avec une ondulation des latitudes moyennes et amplifier une de ces ondulations. La MJO (Madden Julian Oscillation) qui elle aussi peut entrer en phase avec une ondulation et donc agir sur l’équilibre DA/AO. Une autre idée me viens à la tête, c’est l’étude des cyclones qui s’extra-tropicalisent. En effet, en s’extra-tropicalisant, les cyclones aurait tendances à amplifier où même créer une ondulation de Rossby. (À étudier et à développer) Tout ça, pour dire qu’il faudrait d’avantage étudier ces ondes de Rossby et des indices qui agissent dessus.

Limites de mon raisonnement (discussion)

L’une des limites que je vois c’est une possibilité de voir un régime DA- et AO- (car DA+ et AO+ m’étonnerais, car cela signifierait une anomalie négative de température à l’échelle de l’hémisphère, alors que preuve du contraire on a tendance à voir énormément d’anomalie positive à l’échelle de l’hémisphère). Une espèce de régime de circulation hybride qui me semble fortement pas équilibré, mais qui reste cependant possible.

L’autre limite est, et qui s’est parfaitement illustrée l’hiver dernier, c’est la symétrie de la nature des surfaces terrestre qui ne le sont pas réellement. La proportion de mer et de continent est dans ma symétrie, imparfaite. On voit bien que l’Amérique du nord est quand même beaucoup plus petite que l’Eurasie, même raisonnement pour l’Atlantique et le Pacifique. Il suffit que le dipôle du DA soit déséquilibré avec un VP plus important sur l’Amérique du nord que sur l’Eurasie pour venir contrecarrer l’équilibre DA/AO. Petite anecdote par rapport à l’hiver dernier, c’est que malgré une prévision à AO fortement positive, on voit que le DA à agit et donc quelque peu limiter ce régime de temps à AO+. Et je pense personnellement, que des hivers à AO+ fortement dominant seront de plus en plus rare notamment grâce à la fonte des calotte glacière (notre grand corps malade).

Je voulais débattre des indices SAI et OPI pour l’intérêt qu’ils pouvaient apporter sur la prévision saisonnière, mais ma première remarque est qu’il n’y a aucune référence au DA et cela me gêne un peu.

Conclusion

Je voulais montrer ici l’intérêt qu’il faudra porter au DA, en expliquant qu’est-ce que c’est et le rapport qu’il a avec l’AO. Nous avons donc pu voir qu’ils sont, d’après mon raisonnement, fortement liée entre eux et dont les oscillations sont fortement dépendant des ondes de Rossby. Bien que certaines limites existent entre les 2 types de régimes. (Des limites certes non stables et tendant à rapidement disparaitre, mais dont on ne peut niée l’existence)

Je suis donc maintenant ouvert à toutes vos critiques constructives !

Merci de m’avoir lu, car ça reste un travail de 3 jours pour moi.

Cytruj

EDIT : C'est vrai que j'aurais pu poster directement ici, j'ai juste oublié l’existence de cette rubrique. ( merci à Cotissois 31 pour le rappel ^^ )

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cytruj   

La balance DA/AO étude approfondie (première partie)

Le couple DA/AO

Je souhaite revenir sur mon premier gros post qui est une première approche intuitive d’un raisonnement beaucoup plus poussé. Je voulais commencer par une étude visant à déterminer le principe d’un indice DA. Je vais d’abord expliquer l’importance de cet indice. (OUI ! Quel est l’abruti qui ne la pas encore mis en place ^^) Qu’est-ce que j’ai écrit dans mon post précédent ? Le forçage DA est le résultat lié à la différence des bilans radiatifs entre les continents et la mer. J’ajoutais, qu’on devait mettre un indice DA du même type que l’AO. C’est-à-dire, un DA+/- comme l’AO+/-. J’ai précisé qu’un DA+ nous offrait un dipôle bien définit (pendant un pique d’AO-) alors qu’un DA-=AO+. Quelle précision cet indice nous apporte-t-il ? Reprenons, le raisonnement de mon post précédent. Une AO+ nous indique que la majorité des bas géopotentiels se retrouvent centrés sur le pôle, tandis qu’un DA+ divisait se noyau de bas géopotentiels en 2 parties centré sur les parties est des continents (je parle pour une période hivernale, car il existe un DA d’été qui déplace les forçages d’un quart de tour par rapport aux cartes que j’ai posté). C’est une information importante, car elle nous indique où se trouvent les bas géopotentiels. Le problème est, et j’en ai parlé dans la discussion de mon précédent post, le déséquilibre qu’il y a entre Eurasie et l’Amérique d’une part, et entre le Pacifique et l’Atlantique d’autre part. La solution pour palier à ce problème c’est d’ajouté, lors d’une phase DA+, un indice qui atteste de l’état d’équilibre du DA. Nous aurions donc un DA+/neutre pour un dipôle bien équilibré, un DA+/- pour un dipôle mal équilibré dont la majeur partie du vortex polaire troposphérique se trouve sur l'Amérique du nord, et un DA+/+ pour un dipôle déséquilibré, où la majeur partie du vortex polaire se trouve sur l'Eurasie.

7)

DA_neutre_kad2.png

Les 2 morceaux du vortex polaire sont de quasi même taille.

7__DA___uou6.png

En regardant cette carte, on voit un plus petit noyau centré sur l’est de l’Amérique du nord, tandis que le gros noyau campe sur la Sibérie. Là, nous avons un DA+/+ car l’Amérique du nord proportionnellement parlant ne serait capable d’accueillir qu’un petit noyau de bas géopotentiels par rapport à l’Eurasie. Ensuite : 8)

8__DA___htl7.png

Cette carte nous montre réciproquement un DA+/-. En prenant la réciproque du raisonnement précédent, nous avons un petit noyau sur la Sibérie orientale et un gros sur l’Amérique du nord. L’exemple parfait de ce déséquilibre : janvier 2014 (et oui DA+/- = hiver chaud chez nous)

Illustration de mon indice DA+/... avec des cartes hémisphériques de cas avérés dans le passé proche : 9)

l_equilibre_DA__skk2.png

Voilà une première approche un peu plus détaillé du couple DA/AO que je post avant d’énoncé les détails de la balance DA/AO. (PS : ceux qui aiment les graphiques seront servie ^^)

Cytruj

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cytruj   

La balance DA/AO étude approfondie (deuxième partie) - La dualité DA/AO

Etude des forçages tropo/(strato)sphériques sur une année

Après une première démarche intuitive, puis la première mise en bouche sur mes travaux en cours, nous avons les outils en main pour commencer une étude de forces (forçages DA/AO) ! Pour cette étude, on va fermer la boucle d’une année. Ma démarche se base sur des données empiriques. D’une part ça permet d’être facilement compris, de deux je n’ai pas le temps de collecter les données, troisièmement, certaines données n’existe pas (encore), du coup, tous m’y oblige à utiliser cette méthode qui n’est malheureusement pas scientifiquement très rigoureuse, mais l’on fera quand même exception de cette rigueur. Je tenterais donc de vous convaincre, pour travailler sur cette rigueur et que mes travaux deviennent scientifiquement correcte, grâce peut-être à vous. ? (Du coup, cela veut dire que j’offre mes travaux à la communauté d’infoclimat et que ça deviendra peut-être un travail de groupe)

Venons-en à notre étude de forces. Pour commencer, il faut les définir ces forces. Je les ai déjà énoncé ici et là… le forçage DA et le forçage AO ! Je vais commencer par le plus connu de tout le monde, le forçage AO. Comment le forçage AO évolue sur une année ? D’une part il y a le bilan radiatif du pôle, et aussi le forçage stratosphérique qui le surplombe. Pour le bilan radiatif, c’est simple, le pôle a toujours le bilan radiatif le plus faible de tous l’hémisphère à n’importe quel période de l’année. Là où c’est plus délicat, c’est le forçage stratosphérique, qui lui évolue au cours de l’année. Pour plus d’info, je vous laisse regarder les superbes travaux de Cirus, que je salue et remercie au passage. Sinon pour faire simple, il y a en période hivernale, un vortex polaire stratosphérique dont la puissance croît entre septembre et décembre environ. Un certain lien est fait entre puissance du vortex polaire stratosphérique et ça température. Quand la température est très basse, le vortex polaire stratosphérique est puissant et a pour conséquence de renforcer les vents zonaux qui vont renforcer le vortex polaire troposphérique. Puis nous avons les SSW (détails auprès de Cirus). En période estivale, le vortex polaire stratosphérique est absent, et seul le bilan radiatif agit. Voilà comment évolue la température du vortex polaire au cours d’une année : 10) (PS : une comparaison est faite avec le pôle sud dont l’évolution est beaucoup plus proche d’une sinusoïde)

rechauffement_stratospherique_kyn6.png

La conclusion faite, voilà ce que donnerait en Newton (pas de valeur précise) le forçage AO au cours d’une année : 11) (précision, la barre noire représente une année, le haut de la courbe représente le maximum du forçage, et le bas, le minimum du forçage qui n’est pas nul comme on pourrait le croire ici ^^)

forcage_AO_ota2.png

Après l’étude de la variation sur une année du forçage AO, faisons de même pour le forçage DA. Je vais faire au plus simple pour que ce soit accessible au plus novice d’entre nous et qui ne porte pas encore de bagage scientifique assez lourd. Je pourrais dire que le forçage DA, dépendant du bilan radiatif, évolue en fonction de la latitude lors de l’évolution dans les saisons. Par exemple, en ce moment, on rentre dans la période hivernale, le forçage DA campe encore assez haut en latitude et plus on se rapprochera du solstice d’hiver, plus le forçage DA gagnera les basses latitudes. Ça complexifie un peu la donne. Nous nous trimbalons donc avec une équation différentielle complexe, dont moi-même n’est pas encore le bagage pour la résoudre. Mais nous pouvons faire un bilan du forçage dans une zone défini au préalable. Je vous propose donc cette zone assez large comprise entre le cercle polaire arctique et le tropique du cancer. Zone parfaite qui délimite assez bien les limites du forçage DA par rapport à la saisonnalité. Le bilan du forçage DA dans cette zone sera enfaite un bilan en pourcentage de la présence du forçage DA dans cette zone. L’étude enfin simplifié, nous pouvons étudier son évolution au cours d’une année.

Le DA résulte de la différence des bilans radiatif entre continents et océans. Mettons simplement les bilans radiatifs dans un graphique et étudions leur différence. Le forçage DA est d’autant plus important que la différence est importante. (Cyclogénèse et anticyclogénèse accrue) (PS : nous avons 2 graphes ici, un nous donne les bilans radiatifs en W/m² sans valeur précise encore une fois et le deuxième en dessous est le pourcentage de présence du forçage DA sans valeur précise, manque de données oblige)(PS n°2 : j’ai mis un bilan radiatif du pôle pour montrer qu’il est toujours le plus faible) 12)

Bilan_radiatif_simplifie_dbd0.png

Le bilan fait et comme nous le montre ce graphique, nous avons 2 pics d’un maximum de forçage DA aux solstices des deux saisons d’été et d’hiver, et 2 pics d’un minimum de forçage DA aux équinoxes de printemps et automne, là où on a qu’un pic minimum et maximum avec le forçage AO. Une étude approfondie avec l’aide de l’équation différentiel, nous pourrions étudier le passage d’un régime DA d’été à un régime DA d’hiver lors de la transition de la période estivale à la période hivernale et inversement. Cependant, nous pouvons établir un graphique grossier sur l’évolution de la dualité DA/AO sur une année. (Je mets en gras la dualité DA/AO pour bien comprendre qu’il y a une différence entre le mot dualité et balance que j’essaierais de vous faire comprendre lorsque j’expliquerais la balance DA/AO. C’est un vocabulaire qui n’existe pas et que j’invente de manière réfléchie un peu comme en physique, où l’étude d’un mouvement qui évolue dans le temps se divise par une partie « Cinématique » qui est la description du mouvement, alors que la dynamique explique les causes du mouvement.) 13)

Balance_DA_AO_pim1.png

Pour expliquer se graphique je vais me concentrer sur la période hivernale, car c’est bien celle-là qu’on tente avant tous de prévoir, bien que la période estivale mérite aussi des précisions, sauf que je n’ai pas longuement réfléchie là-dessus, juste histoire de fermer la boucle d’une année. Donc c’est vraiment grossier comme dualité DA/AO estivale, déjà que ça l’est pour la période hivernal.

Donc qu’est-ce que nous avons ici ?

Un pic du forçage AO en automne. Cela s’explique par l’apparition du vortex polaire stratosphérique et par la quasi-absence du forçage DA. J’ai mis en jaune une zone du graphique à étudier pour prévoir ce qui se passera dans la zone en marron, mais ça c’est expérimentale et c’est ici qu’on peut comprendre déjà le premier intérêt des indices SAI et OPI. Moi, j’ai établi des hypothèses sur la prévision saisonnière à partir de mes travaux, et je tenterais de vous les transmettre tout en expliquant plus précisément où peuvent se trouver les avantages et les inconvénients des indices SAI et OPI. Ensuite nous avons une dualité DA/AO qui tend à s’équilibrer vers le solstice d’hiver, sauf que l’instabilité du vortex polaire stratosphérique avec ses SSW ou CW, m’oblige à mettre une incertitude assez énorme sur cette dualité DA/AO. (C’est pas plus compliqué que ça.) Pour la période estivale, j’ai mis une dualité DA/AO d’amplitude plus faible, car il n’y a pas de forçage stratosphérique. (C’est tous ^^)

Finalement là, je ne vous ai pas encore parlé de la « balance DA/AO » mais ça va venir dans mon prochain post. Cependant ce poste est important pour comprendre les prochains postes dans lesquels j’évoquerai mes hypothèses.

Cytruj

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Invité Sky Blue   
Invité Sky Blue

En tous les cas bravo pour ce travail conséquent.

De plus le DA pourrait être le parfait complément de l'AO dans le présent et dans le futur, notre AO souvent chahuté voir parasité par l'amplification Arctique.

Le binôme AO-DA devenant dans ce cas très efficace.

Effectivement moins intéressant l'été et pour cause.

Pour la période estivale, j’ai mis une dualité DA/AO d’amplitude plus faible, car il n’y a pas de forçage stratosphérique. (C’est tous ^^)

Très belle idée.thumbup1.gif

(Du coup, cela veut dire que j’offre mes travaux à la communauté d’infoclimat et que ça deviendra peut-être un travail de groupe)

Tu connais certainement Wang et ses Trx sur le sujet.

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2006GL028112/full

http://www.geocities.jp/ejnabe_arctic/archive/GRL06.pdf

http://www.webpages.uidaho.edu/envs501/downloads/Overland%20%26%20Wang%202010.pdf

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cytruj   

En tous les cas bravo pour ce travail conséquent.

De plus le DA pourrait être le parfait complément de l'AO dans le présent et dans le futur, notre AO souvent chahuté voir parasité par l'amplification Arctique.

Le binôme AO-DA devenant dans ce cas très efficace.

Effectivement moins intéressant l'été et pour cause.

Très belle idée.thumbup1.gif

Tu connais certainement Wang et ses Trx sur le sujet.

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2006GL028112/full

http://www.geocities.jp/ejnabe_arctic/archive/GRL06.pdf

http://www.webpages.uidaho.edu/envs501/downloads/Overland%20%26%20Wang%202010.pdf

Non je ne connaissais pas ces travaux. Merci de m'en faire part. Enfaite, je n'avais que des idées grossière sur le DA que j'ai chippé ici et là. Puis à force d'observer les ré-analyses NCEP, j'ai fini par comprendre. Ce que j'ai compris, j'essaie de vous le transmettre tant bien que mal avec mes post. En tout cas, ça fait plaisir de voir que mes travaux sont pris si positivement.

Cytruj

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Invité Sky Blue   
Invité Sky Blue

Je te conseille également la lecture de Paix sur le sujet à l'époque, il avait tenté comme toi de lancer le débat mais avait été malmené par une bande de négativistes qui avaient d'ailleurs précipités son départ, alors protège toi et reste concentrer sur ton sujet.

/topic/74720-tendance-printemps-2012/page-3'>http://forums.infoclimat.fr/topic/74720-tendance-printemps-2012/page-3

Le DA surtout à partir du message 220.

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cytruj   

Les ondes de Rossby – La balance DA/AO (troisième partie)

(PS : j’ai modifié mon post sur le couple DA/AO après y avoir bien réfléchie, cette modification était essentiel et merci à toi Sky blue très intéressant bien que j'ai des choses à dire peut-être en mp)

Voici la suite de mes travaux. J’en viens donc à vous parler de la balance DA/AO. Mais avant, il vous faudra comprendre les ondes de Rossby qui sont la raison de ce couple DA/AO et qui expliquent la balance DA/AO. Comme pour les précédents postes, je présenterais mes travaux de manière empirique. Cela restera simple, donc facile d’accès. (Malgré tous les défauts déjà évoqué dans le précédent poste) Trêve de blablas, commençons !

Qu’est-ce qu’une onde de Rossby ?

Wikipédia : Les ondes de Rossby ou ondes planétaires sont des mouvements ondulatoires de la circulation atmosphérique ou océanique de grande longueur d'onde dont l'initiation est due à la variation de la force de Coriolis selon la latitude. Elles sont un sous-ensemble des ondes inertielles, identifiées en 1939 par Carl-Gustaf Rossby dans l'atmosphère. Ce dernier travailla à la théorie pour les expliquer.

Avec une illustration, on voit tout de suite de quoi on parle :

2_ondes_de_rossby_illustres_hcf1.png

(« C’est pas un truk de ouf ! »^^) PS : Le jet stream délimite plutôt bien ces ondes.

Sans rentrer dans les détails, que je connais mal, à propos des ondes de Rossby, on peut au moins tiré une idée relativement simple sur les paramètres qui attestent de l’état de ces ondes.

Quelles sont ces paramètres ?

- La première et la plus importante, c’est les vents zonaux moyens autour de l’hémisphère nord.

- La deuxième, c’est le nombre d’ondes.

- La troisième, c’est l’amplitude des ondes.

Il faut savoir que le nombre d’ondes varie de 2 à 7 selon la situation. (Je parle de la troposphère bien sûr) Pour l’amplitude, cela dépend de la situation et de la période de l’année dans laquelle on se situe. C’est à partir de ces trois paramètres que la balance DA/AO trouve son explication.

Sur quoi joue la balance DA/AO ?

Finalement ici nous ferons une étude de la dynamique des masses d’airs. Vous comprendrez !

Les_ondes_de_Rossby_etude_qhd1.png

(PS graphique : chaque couleur se correspond et représente une situation donné et fixé.) (PS bis : on restera concentré sur la période hivernale.)

Qu’est-ce que nous avons ici ?

Nous avons trois graphiques, un avec chacun des 3 paramètres cités plus haut. L’explication est simple ; tout est dicté par la vitesse moyenne des vents zonaux. Ces vents zonaux, plus ils sont puissant, plus ils détruisent les ondes, et plus ils sont faibles, plus ces ondes peuvent s’épanouir tranquillement. Avec des vents zonaux faibles, dans un régime type AO (c.à.d. AO+), nous avons 6/7 ondes de faible amplitude. Avec des vents zonaux forts on n’en aurait que 3/4 des ondes et elles aussi d’amplitudes faibles. Dans un régime type DA+, nous avons nos 2 vortex polaires qui campent sur la partie orientale des 2 continents, Eurasie et Amérique du nord. Ceci implique que 2 grosses pulsions et 2 gros creusements ont causé ces décrochages, 2 ondes de Rossby de forte amplitude, liée à l’agglutinement des autres plus petites, qui après s’être tassé, forme ces 2 grosses ondes. (Transition entre régime type AO+ et DA+ et ici un cas d’un DA+/neutre (rectification à faire sur mon post de l’indice DA))

Où se trouve l’étude de la dynamique des masses d’airs ?

Prenons dans le deuxième graphique (amplitudes des ondes de Rossby) le cas de la droite rouge et partons du haut c’est-à-dire du régime type DA. La dualité DA/AO pousse les masses d’air à avoir une balance DA/AO à l’équilibre, car la dualité DA/AO est l’équilibre de la balance DA/AO. Nous avons donc un déséquilibre et donc le forçage AO va prendre le dessus.

On part donc d’un régime DA, la masse d’air se met en mouvement pour rejoindre l’équilibre de la balance DA/AO. Sauf que, arrivée à l’équilibre, la masse d’air a acquis une certaine vitesse, donc elle a une énergie cinétique. L’inertie d’une masse s’oppose toujours à changer d’état dans lequel elle se trouve. Si elle est immobile, elle va s’opposé au mouvement qu’on lui concède et si elle est en mouvement, elle va chercher à rester dans le même état de mouvement. Revenons donc à ma masse d’air, qui possède aussi une inertie, et donc arrivée à l’équilibre, elle va chercher à continuer son petit bonhomme de chemin. Du coup, elle va tendre vers un régime type AO. De nouveau un déséquilibre est formé, de nouveau la masse d’air va tendre vers l’équilibre… ainsi de suite, la masse d’air se balance entre régime DA et régime AO d’où le nom de « balance DA/AO ».

balance_DA_AO_en_fonction_des_vents_zonaux_avec_forcage_DA_AO_fixee._mmg9.png

On voit dans ce graphique, que la vitesse moyenne des vents zonaux détermine l’amplitude de la balance DA/AO.

Ondes de Rossby et les forçages externes?

Reprenons les 3 graphiques d’au-dessus. Partons de la période automnale. Le vortex stratosphérique apparait, le forçage DA est quasi absent, le régime AO est censé dominé. (cf. : mon précédent poste sur la dualité DA/AO) Les vents zonaux vont donc normalement s’accéléré sur une période comprise entre septembre, octobre et novembre. L’hiver qui en découlerait serais plutôt à dominante AO+. Sauf que d’autres forçages équatoriaux eux, vont directement agirent sur les ondes de Rossby. Une MJO qui se phase avec une ondulation, cette ondulation risque de s’amplifier. Les cyclones tropicaux lorsqu’ils s’extra-tropicalisent, amplifient les ondes de Rossby, voir même peuvent en créer. Sauf qu’on ne peut pas avoir 7 ondes de Rossby et un flux zonale très rapide, donc ces interaction avec les ondes de Rossby vont ralentir le flux zonale moyen. En gros, lorsqu’un forçage agit sur un des trois graphiques, les 2 autres graphiques sont obligés de suivre. Il y a une limite bien sûr au niveau du nombre d’ondes dont le maximum est censé être fixé à 7. Si des vents zonaux faibles conduisent à un régime AO+ avec 7 ondes et que ces vents zonaux baissent encore d’intensité, alors il faudra répercuter sur l’amplitude des ondes. L’un des intérêts de l’OPI est ici, car c’est dans cette période d’octobre que la troposphère est la plus sensible aux forçages externes, mais ce n’est pas là que l’on trouvera ça toute puissance (^^).

Je termine mon post sur ça, bien que des précisions peuvent être apporté, mais l’essentiel est dit. Je vais apporter ces précisions au fur et à mesure de mes posts sur la tendance hivernale. Je parlerais donc de l’OPI et du SAI, mais il me faudra d’avantage de précisions. Bien que mes travaux sur le DA/AO ne soit pas très rigoureux, cela sera ma fondation pour mes futures hypothèses.

Cytruj

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Mieux que la série walking d'eau. J'attends le prochain épisode.je sais pas qu'elles sont tes études, mais je travaillé dans l'environnement sur le plan scolaire, et c'est pas les plus qualifiés, les meilleurs default_wink.png/emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20">

Donc ne dis pas que ton boulot est fait à l'arrache default_wink.png/emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20">. Déverrouilles tranquillement les points bloquants et vois où ça te mène. Pour l'instant le sujet est pris dans le bon sens d'un oeil d'un scientifique néophyte sur ton sujet.

Je ne peux qu'applaudir !

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Invité Sky Blue   
Invité Sky Blue

C'est vraiment bien cytruj, c'est parmi les choses les plus novatrices depuis fort longtemps sur IC.thumbup1.gif

Cette décomposition des ondes restent une piste fort judicieuse pour de la prévision à très long terme.

"Alors oui, je suis passionné et malgré tous, j'en suis fier!"

Franchement y'a de quoi.

Tiens voici un lien qui peut t'intéresser de 2 petits gars bien sympas, compétents et passionnés comme toi.wink.png

http://www.climatvisu.fr/index.html

http://www.climatvisu.fr/Explications/explication_ondes.html

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cytruj   

Merci pour les compliments maxicobra et Sky Blue,thumbup1.gif mais surtout merci pour ce lien Sky Blue, car j'étais en manque d'inspiration et ce qu'ils ont écrit sur "la note de fond" du régime ondulatoire, c'est vraiment la possible finition de mes travaux. Leur comparaison avec une composition musicale est très approprié, et moi même musicien à temps partiel, je me demande comment j'ai pu louper un tel raisonnement.shuriken.gif On va finir par comparer la prévision saisonnière à une partition de musique.sorcerer.gif Je vais donc pouvoir continuer mes travaux que je partagerais volontier avec vous. (à suivreohmy.png )

Cytruj

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cytruj   

Balance DA/AO, Fréquence fondamentale et Entropie ?

Voilà la suite de mes travaux, avec un temps d’arrêt plus grand que les fois dernières. Il y a bien sur des raisons à cela. D’une j’ai des études et des partiels qui approchent, mais surtout que le sujet que je vais aborder, est plutôt difficile à comprendre, mais encore plus à expliquer. D’ailleurs, le titre sous forme de question laisse songeur... Je vais procéder différemment aux dernières fois, et je vais développer d’avantage sur ma manière de parvenir aux constats. Commençons !

Je vais partir sur un petit bilan de ce qu’on a vue sur le couple DA/AO. Mon premier pavé sur « la circulation générale de l’hémisphère nord » nous a permis de constaté l’existence de ces forçages DA et AO. Ensuite, après une petite explication sur l’indice DA (de type hivernal, à préciser ^^), on a vue l’évolution des forçages DA/AO au cours d’une année que j’ai nommé « dualité DA/AO ». Après ça, j’ai rédigé un texte expliquant de manière simplifié, « la balance DA/AO ». Je vous fais ce petit récapitulatif, car pour comprendre ce que je vais écrire à partir de maintenant, il va falloir avoir tout ça en tête.

Ce que je vais tenter de vous expliquer avec ce post, c’est comment j’ai voulu appliquer mes théories de manière concrète. Pour cela, je vais revenir sur un lien (article internet) que ma passé Sky Blue. Le voici : http://www.climatvisu.fr/Explications/explication_ondes.html.

Vous pouvez le lire, il n’est pas très long et permet de se faire une idée de ce qu’il peut nous passer par la tête. Sinon, en résumer et pour faire simple, car je n’adhère pas totalement à leur article bien qu’il y ait de l’idée, c’est cette notion de « note de fond » que je nomme « fréquence fondamentale », qui est venu me titiller l’esprit un bon moment. Dans tous les cas, il est question de fréquence, qu’est-ce que c’est et quand est-ce que l’on peut parler de fréquence ?

Le scientifique pur et dur te sortira la formule suivante : « F = 1/T » où F est la fréquence, et T la durée d’une période. Une autre question apparait ici : qu’est-ce qu’une période ?

Une période « T » apparait dès lors qu’un phénomène est oscillant de manière régulière, et que si l’on souhaitait le représenté sous forme d’une fonction, une sinusoïde avec ou sans harmoniques serait constatée. Cette période a pour unité le temps en seconde (unité S.I.). Physiquement, c’est le temps qu’il faut au phénomène pour revenir à son état initial. L’exemple simple du pendule qui fait un aller-retour, est une période.

La fréquence qui est l’inverse de la période, s’exprime en Hertz, et nous donne le nombre de période qui passe par unité de temps. Il nous faut donc quelque chose d’oscillant pour parler de fréquence. L’oscillation arctique (AO) présente une oscillation très complexe, mais dont j’ai peut-être percé les premiers mystères. ? Mes recherches sur la fréquence fondamentale de la troposphère dans l’hémisphère nord, m’ont conduit vers des constats toujours plus passionnants. (Pour moi en tous cas) Je vais donc vous faire part de ces constats.

Pour rappel, mes théories sur la balance DA/AO font appel au couple DA/AO et où la DA se complémente avec l’AO en ayant une évolution symétrique, sauf que dans mon DA il y a ce deuxième petit indice qui atteste de la répartition plus ou moins équilibré du vortex polaire en phase de DA+ (AO-). Le problème, c’est qu’il n’y a pas de données sur l’indice DA, qui n’existe pas encore à ma connaissance. Du coup, il faudra faire qu’avec l’indice AO qui lui est pour le coup très complet. Merci la NOAA. Mais bon, finalement pour faire le constat de la présence d’une oscillation, le supplément d’information offert par mon indice DA n’est pas utile. Je ne sais pas si j’utilise la bonne méthode pour expliquer, mais je vais vous donner un exemple de comment j’ai obtenue sur un échantillon de l’hiver 2011/2012 mes périodes marqué par un point rouge.

AO_hiver_2011_2012_yub4.png

Je vous avoue que mes périodes n’ont rien de ressemblant entre elles niveau forment quoi que pas complètement. En tout cas il semble y avoir un constant ici, c’est le nombre de variations, qui sont de 3 variations vers le positif et de 3 vers le négatif. (Pente positif et négatif pour les matheux) D’ailleurs, je préfère parler d’un schéma oscillant qui se répète, tout en se déformant.

« Non, mais franchement comment tu peux arriver à un telle constat, c’est une aberration !? »

Ok, je m’explique ! Rappelez-vous de mes précédents posts. Surtout celui sur l’évolution des forçages DA/AO au cours d’une année, la dualité DA/AO. J’ai juste envie de dire, que mon oscillation/période suit l’évolution saisonnière des forçages et que forcément elle s’en retrouve déformée. Mais c’est trop simpliste comme raisonnement, il y a selon moi d’autre facteur telle que l’évolution de l’indice de l’équilibre du DA qui va agir sur les variations de l’oscillation arctique (AO), ainsi qu’un autre phénomène, mais dont je vais parler après. Sinon pour expliquer pourquoi j’ai retenu cette idée de « schéma oscillant qui se déforme », j’ai cette comparaison de la balance DA/AO faite avec un ressort et de nos 2 petites main qui tires dessus. (Une idée qui m’ai venu en cours de physique alors qu’on parlait de la force de rappel du ressort ^^) En gros, l’idée ici, c’est que nos mains c’est le forçage DA et la force de rappel du ressort, le forçage AO. Imaginons notre prof faire une expérience sur la force de rappel du ressort, mais il n’a qu’un seul ressort. Il tire un bon coup dessus, mais me**e il a tiré trop fort et il a déformé le ressort de sorte qu’il ne revient plus à son état initial. On a que ce seul ressort, et il va falloir faire avec cette déformation. C’est pareil pour la balance DA/AO. On a notre schéma initial vers octobre, sauf que les forçages DA/AO, dualité DA/AO, évoluent et vont donc déformé le schéma initial. Lors de la prochaine oscillation il va falloir faire avec le schéma déformé de la dernière oscillation. Finalement si on réussit à prévoir les déformations, on est les rois de la prévision saisonnière. Sauf que c’est là que se trouve la difficulté, mais j’en suis sûr qu’on en sera capable un jour et de manière assez détaillé.

Pour que vous visualisiez d’avantage mes propos j’ai fait un petit tri de cartes hémisphériques de cet automne et début d’hiver que j’ai placé en fonction du schéma périodique actuelle de l’AO. Souvenez-vous qu’il y a environ un mois d’écart entre chaque carte et que forcément la ressemblance n’est pas évidente à voir avec des cartes de géopotentiel Z500 qui sont sensible à la température et aux creusements dépressionnaires. Repérer plutôt l’emplacement approximatif des principaux centres d’actions. D’ailleurs c’est plus convaincant dans les phases négatives de l’AO !

Chaque point de la même couleur détermine une période ou l’autre manière de voir la chose, c’est que chaque point de la même couleur correspond approximativement à la même situation dans le schéma périodique. Ensuite les cartes sont placées dans l’ordre chronologique pour des points de la même couleur. (La première est plus ancienne que la suivante)

Indice_AO_du_03_12_2014_pqc5.png

Points noirs :

Les_points_noirs_iww9.png

Points rouges :

les_points_rouges_hlu3.png

Points bleus :

Les_points_bleus_mew1.png

Points verts :

Les_points_verts_clw6.png

Avec une petite animation qui enchaîne 1 image sur 2 du schéma périodique allant du 22 septembre 2014 au 29 octobre 2014 et la 2ème image suivante du schéma périodique suivant allant du 1 novembre 2014 au 8 décembre 2014, vous convaincra peut-être de l’existence d'un schéma périodique.

schema_periodique_automne_2014_frame_100_cs__16couleurs__jdx4.gif

Je vous avoue que ce n’est pas toujours évident et j’ai donc continué à tester cette hypothèse sur d’autres échantillons, sauf que je ne trouve pas beaucoup d’autres graphes comme celui-ci. C’est dommage, car c’est à cette échelle de temps que la balance DA/AO semble se démarquer le mieux.

J’ai fait donc avec le peu d’échantillon que j’ai trouvé et ça m’a suffi pour constater un autre phénomène particulier. Par exemple :

AO_hiver_2009_2010_avec_detail_tny9.png

L’hiver 2009/2010 connue pour avoir été froid en France. Ce n’est pas ça qui m’intéresse, mais le graphique, je remercie donc les hivernophiles (ou pas) qui ont posté ces graphiques. J’ai donc essayé de trouver un « schéma périodique »qui donnait quelque chose comme ça (chaque point de la même couleur est sensé se correspondre). Outre la déformation du schéma périodique qui ici me semble acquise, il y a autre chose qui me saute aux yeux… La période s’allonge indéniablement, ce qui équivaut à une fréquence qui baisse. La balance DA/AO aurait-elle une fréquence en constante baisse ? Voyons un autre échantillon. (Dans cet échantillon ne prenez pas en compte les flèches rouges ainsi que les écritures qui ne nous intéressent pas. Juste les points noir qui détermine le schéma périodique de l’hiver 2012/2013)

AO_hiver_2012_2013_wei7.png

C’est encore plus gros ici ! On constate bien une fréquence en nette baisse.

« Alors pourquoi sur l’hiver 2011/2012 on ne constate pas une telle baisse ? »

En vrai, si on regarde à la journée près, une baisse de la fréquence de la balance DA/AO se fait aussi ressentir, mais de manière beaucoup moins franche. Je cherchais plusieurs hypothèses pour expliquer cette différence de baisse de fréquence, comme un régime AO+ qui maintient la fréquence de manière assez stable et l’AO- qui permet de relâcher les périodes, mais l’hiver dernier (2013/2014) vient me contredire. (Je vous laisse essayer de trouver le schéma périodique qui est de base assez long (de 1mois et demi à 2 mois) avant qu’un autre schéma apparaisse en deuxième partie d’hiver, mais ça vous comprendrez après)

Si finalement, il y avait une règle plus générale liée à cette décroissance de la fréquence fondamentale ? Si on regarde une période sur l’hiver 2011/2012, on constate quelles sont plutôt courte et elles s’allongent lentement, tandis qu’en 2009/2010 elles étaient de bases déjà un peu plus longue et s’allongeaient plus rapidement. L’hiver 2012/2013 confirme encore plus ce raisonnement. Je suis donc allé chercher du côté des maths pour voir si une telle sinusoïde existe ! OUI ! Une telle sinusoïde existe. La voici en version mathématiques simplifié :

fonction_avec_une_frequence_decroissante_llj5.png

(NB : si on devait placer nos exemples d’hiver dans le graphique ci-dessus, 2011/2012 se situerait dans les hautes fréquences, tandis que 2009/2010 et 2012/2013 dans les basses fréquences et c’est pour ça que l’on ne distinguait pas très bien la baisse de fréquence dans l’exemple de l’hiver 2011/2012, car les périodes semble à vue d’œil presque les mêmes)

En gros c’est la rencontre d’une fonction sinusoïde avec une fonction exponentielle décroissante. On peut aussi obtenir des fonctions à sinusoïde décroissante avec des polynômes, sauf que dans la nature, d’expérience, je sais que les évolutions se font en générale de manière exponentielle. Je mettrais cela sur le dos de l’entropie. Ce doux mot d’ « Entropie », que signifie-t-il ?

En thermodynamique (et pas que), on l’appelle la flèche du temps. Tout simplement, par ce que l’entropie tend toujours à grandir. Pour plus de détail je vous laisse vous débrouiller avec Wikipédia : « http://fr.wikipedia.org/wiki/Entropie » privilégié le lien sur l’entropie et la thermodynamique.

Si vous comprenez tout ce charabia, vous comprenez pourquoi j’ai mis « entropie » dans le titre.

Je vous donne d’autres explications pour comprendre le fonctionnement de la balance DA/AO.

Par rapport aux constats fait, la balance DA/AO semble se comporter comme une onde. Sauf qu’une onde a besoin d’un milieu pour se propager (sauf les ondes électromagnétiques qui peuvent se mouvoir dans le vide). Une onde sonore, par exemple, a besoin d’un milieu physique pour se déplacer (matière solide, liquide et gazeuse). Alors dans quelle milieu se propage ma balance DA/AO ? Ma réponse peut paraitre tordu, mais la balance DA/AO se propagerait, dans tous les paramètres de la thermodynamique. Faites-en ce que vous voulez de cette réponse, mon but premier est de vous faire comprendre l’évolution de l’indice AO. Pour cela je vais vous menez sur un autre constat, continuons donc !

Reprenons le graphique où était présent l’hiver 2012/2013, nous pouvons aussi voire des indices AO de période estivale. Qu’est-ce qui semble faire la différence fondamentale entre période hivernal et estivale ? Ça saute aux yeux et j’en ai déjà parlé dans mon post sur la dualité DA/AO, c’est l’amplitude des oscillations qui est beaucoup plus grande en hiver qu’en été. J’avais évoqué que la cause principale venait de la stratosphère. Je reconfirme cette hypothèse bien que ce ne soit pas la seule raison. La stratosphère jouerait le rôle d’un amplificateur à l’échelle de l’hiver et de catalyseur à l’échelle d’une période. En effet c’est en grande partie la troposphère qui agit sur la stratosphère (pour un forçage venant du bas de la stratosphère) et qui va engendrer les réchauffements stratosphériques dont on connait maintenant les conséquences grâces aux posts de cirus. Selon moi, c’est les phases à DA+ qui vont faire chauffer notre stratosphère et que les ondes 1 et 2 sont la conséquence des 2 puissants anticyclones, eurasien et Pacifico-ouest américain. Pour l’apparition d’une éventuelle 3éme onde, en générale beaucoup plus petite, il faut aller chercher du côté de l’Europe et de son bassin méditerranéen faisant apparaitre dans certaines situations une espèce de TA (Tripôle Arctique) dans la troposphère (détail à venir prochainement). Sinon durant l’automne, on voit que les oscillations commencent à s’emballer. Pour moi c’est liée au regain d’activité cyclonique, notamment les cyclones qui s’extratropicalisent et qui agissent comme un coup de fouet sur l’équilibre de la circulation atmosphérique. En quelque sorte, il s’imprimerait dans le schéma périodique dominant avant qu’il s’efface doucement par une entropie grandissante.

J’en viens donc à vous parler de l’instant « t » éphémère de l’atmosphère. Ce que je veux vous démontrer (mot un peu fort), c’est qu’il n’y a pas a comparé dans les détails 2 années qui, à un instant «t » peuvent se ressembler, mais dont la finalité ne sera pas la même. Pourquoi ?

Reprenons un schéma périodique de l’AO quelconque. On a vue qu’il tend à s’estomper au bout d’un moment à cause de l’entropie. Sa période T va donc grandir. Cette période T va à un moment donné être tellement grande que de nouvelles perturbations peuvent apparaitre (les fameux coups de fouets) et un nouveau schéma périodique va s’imposer. Ce nouveau schéma périodique bien qu’il soit devenu le nouveau dominant, il subira encore les effets du (des) schéma (s) périodique (s) précédent (s). Sauf que plus un schéma périodique sera vieux, moins il influencera l’oscillation du schéma périodique dominant. Sinon, le schéma dominant ce met en place en générale vers octobre, car c’est vers cette période que toute l’énergie calorifique emmagasiné durant l’été, va ressortir d’un coup (environ 1 mois quand même ^^) sous forme d’énergie cinétique (cyclogénèse accrue). C’est comme si on tendait notre ressort durant l’été et qu’on le lâchait en automne. Ensuite jusqu’à décembre/janvier en fonction de la situation, des à-coups peuvent apparaître, mais tendent de plus en plus à être négligeable lorsqu’on s’enfonce dans l’hiver.

En fin de compte, si l’on voulait à tout prix revoir une année ressemblé à une autre, il faudrait d’une, que le schéma périodique dominant soit identique à celui de l’année en question et de deux, qu’il soit précédé par d’autres schémas dominants (le précédent) tout aussi semblable à celle du passé de l’année dont on fait la comparaison. (Phrase « Chelou » mais va falloir faire avec ^^) En d’autres termes, On n’aura jamais deux années identiques, c’est (quasi)-impossible.

Schéma périodique et l’Oscillation de Madden-Julian (MJO)Petit retour sur mon schéma périodique qui comme nous l’avons vue, semble inscrit dans la circulation atmosphérique de l’hémisphère nord. Nous avons constaté son existence via des cartes hémisphériques de géopotentiel Z500, et via l’indice AO, mais on peut aussi le constater avec l’indice NAO et PNA. J’ai donc tourné mes recherches vers un autre indice bien connu, la MJO. J’ai, alors, cherché à comprendre dans un premier temps, ce qu’est la MJO. Il y a eu beaucoup de posts intéressants à ce propos (de la MJO) sur infoclimat. Les débats, à propos de la MJO, sont dans tous les cas difficiles à comprendre pour un novice qui n’a même pas en tête le fondement de cet indice. C’était le cas pour moi, mais déterminer à vouloir, à tout prix, comprendre le fonctionnement complexe de la circulation atmosphérique, j’ai réussi à tirer bon nombre d’informations à propos de la MJO. Mais les plus intéressantes, car compléter avec d’autres indices et d’autres travaux, je les ai trouvé dans une vidéo partager à l’époque par Sky Blue d’une conférence de Mr. Cassou sur l’Oscillation Nord Atlantique (NAO). La voici :

Je vous conseille fortement de la regarder si vous vous passionnez de météo/climato, c’est 1h20 de bonheur !

Nous retrouvons dans cette vidéo, les EOF de Mr. Cassou, ainsi que la MJO et la relation entre les deux. (La NAO est comprise dans les EOF de Mr. Cassou) On trouve d’autres informations intéressantes que je vous laisse donc découvrir dans la vidéo.

Pourquoi je vous en fais part ?

En regardant la vidéo, j’ai remarqué dans une animation de la MJO de l’année 2012, comme quelque chose qui m’a fait tout de suite penser au schéma périodique. Voici à quoi ressemble l’animation :

2tl0HoIRQGh6.gif

Dans la vidéo, Mr. Cassou veut surtout montrer que, malgré l’imperfection de l’oscillation de Madden-Julian, Une évolution semble vouloir se faire dans les ordres suivants ; 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 1, 2, 3… Il mentionne des coups d’arrêt (pause) dans l’évolution cyclique de l’oscillation. (Petits retours en arrière temporaire) Ce qu’il ne fait pas remarquer, c’est que ces temps d’arrêts semblent revenir à intervalle régulier ici. Pour moi c’est en aucun doute la projection de mon schéma périodique qui s’effectue sur l’indice MJO. L’avantage de cette hypothèse, c’est qu’après être bien rentré dans l’hiver, et qu’un semblant du schéma périodique semble s’être projeté sur l’indice MJO, alors, on peut essayer de deviner comment l’indice MJO va évoluer. Il est vrai que ça n’a pas l’air très scientifique comme méthode, mais les modèles sont tout aussi mauvais que nous dans la prévision à très long terme, alors pourquoi pas essayer.

Suite à ça, je souhaiterais revenir sur l’aspect excitant de la MJO sur les régimes de Cassou. Il semble en effet, que statistiquement, les phases 3 et 4 excitent la NAO+, les phases 5 et 6 le régime BL (Blocage européen, anticyclone européen) et que les phases 7 et 8 la NAO-. Ce n’est que statistique et ce que je n’aime pas avec les statistiques, c’est qu’ils cachent tout le temps des contradictions. En effet, il semble y avoir un certain nombre de cas où cet aspect statistique ne se vérifie pas. J’aimerai essayer d’expliquer cela avec ma notion de schéma périodique.

Dans mon schéma périodique, il faut comprendre que sa cause est un train d’ondes dont la forme est enregistrée et qui évolue et se déforme légèrement en fonctions de l’évolution des forçages. Chaque hiver, le train d’ondes est unique en son genre par rapport à d’autres trains d’ondes, d’autres hivers. Mais nous pouvons quand même faire une moyenne statistique de ces trains d’ondes. On obtient alors, un train d’ondes moyen et qui lui vérifierais à tous les coups les statistiques de Cassou par rapport à ses régimes de temps. Si cette hypothèse est vraie, et qu’on a un train d’ondes proche du train d’ondes moyen, alors, il y a de forte chance que ces statistiques MJO/EOF de Cassou se vérifient. Si le train d’ondes en place est, quant à lui, beaucoup plus éloigné du train d’ondes moyen, alors celui-ci risque beaucoup plus d’être contradictoire avec les statistiques MJO/EOF. D’ailleurs, si cette hypothèse est vraie, alors on peut tirer bien d’autres informations, mais que je ne vais pas citer ici et maintenant.

Une conclusion pour finir. Nous avons vue ici qu’il y a bien une fréquence fondamentale dans la circulation troposphérique, qui s’est traduit par la fréquence de la balance DA/AO. Nous avons cherché cette fréquence dans l’indice AO et avons bien vue, en connaissance des causes, qu’elle est bien présente. Nous avons identifiés les principaux facteurs déformants ou amplificateurs qui agissent sur l’oscillation, et surtout, nous avons constaté un facteur entropique puis déterminé les conséquences qu’il peut engendrer. Nous avançons, certes, mais plus nous avançons, plus le nombre de questions grandit et la difficulté à y répondre aussi.

Cytruj

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Invité Sky Blue   
Invité Sky Blue

Nous avançons, certes, mais plus nous avançons, plus le nombre de questions grandit et la difficulté à y répondre aussi.

Tout à fait d'accord avec toi, car par moment c'est le serpent qui se mord la queue.

En tous les cas ton message reste très intéressant et ambitieux à la fois, ce n'est pas si courant et j'encourage encore et toujours ton initiative.thumbup1.gif

Je viendrais régulièrement les consulter.smile.png

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Bonjour,

Satisfaite que l'on arrive enfin aux preuves qui étaient évidentes pour certains, dont moi, et qui nous ont valu des blocages de la part des modérateurs (sans jeu de mot) ;-)

cytruj si tu arrives à trouver les données LOD (Lenght Of Day) tu pourras aboutir à un travail exhaustif sur le sujet

je ne sais pas si vous avez eu ce lien qui confirme tout

http://www.lmd.jussieu.fr/~flott/M2/2012/cours7.pdf

plus haut damien49 attribue la théorie des ondes de rossby à l'école suédoise des AMP qu'il récuse, pourtant ces ondes sont une vérité scientifique impossible d'en douter, enfin c'est un avis perso

les ondes (gravité) rossby ont leur part du gâteau dans les déplacements verticaux c'est scientifiquement prouvé et les mouvements astrophysiques y jouent bien évidemment un rôle non négligeable

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cytruj   

[align=center]Schéma périodique,[/align]

[align=center]cycle de vie et dipôle arctique [/align]

Ce post fait suite au précédent « Balance DA/AO, fréquence fondamentale et entropie ». Dans ce post, j'avais évoqué la présence d'une fréquence fondamentale dans la variabilité des mouvements atmosphériques. Cela avais fait suite à mes travaux sur la balance DA/AO. Ce post Je l'avais écrit à froid, sans en avoir pris le recule suffisant pour pouvoir clairement identifier le sujet qu'est « le schéma périodique ».Maintenant que j'ai pris le temps de bien étudier le sujet (bien que ce ne soit jamais suffisant^^), Je vais essayer d’expliquer, à l’aide de chose connu, comment l'identifier et l'observer avec les seules données que nous avons, des grands organismes comme la NOAA. Ensuite, je pourrais vous parler des conséquences qu'implique le schéma périodique sur la manière d'observer la variabilité de la circulation atmosphérique. Mon travail est fondé à partir des connaissances reconnue par le plus grand nombre de scientifique et qui font état de cours donnée à l'université. Dit autrement, je souhaite construire mes travaux sur des bases solides et aucunement remettre en cause les modèles théoriques sur la dynamique circulatoire de l'atmosphère. ( Oui se serait osé ! Surtout vue mon faible niveau par rapport aux pros)

[align=center] [/align]

[align=center]Petit retour sur la dualité DA/AO[/align]

Je souhaite faire un petit retour sur le post de la dualité DA/AO. Dans ce post, je m'étais plaint du fait que je manquais de données pour pouvoir produire un travail qu'on qualifie de correcte, scientifiquement parlant. C'est maintenant, chose faite ! Dans ce post, je m'étais contenté d'un travail établie à partir d'une vue de l'esprit. J'avais finalement composé un graphique qui constatait de l'évolution des deux principales forces qui régissent la variabilité de la circulation atmosphérique dans l'hémisphère nord. Le graphique le voilà :

Dualite_DA_AO_sur_une_annee_bio0.png

Je vous propose de relire ce post sur la dualité DA/AO pour les détails. Sinon, qu'avais-je réalisé ici ? L'idée principale tournait autour d'une étude des bilans radiatifs sur une année des différentes surfaces qui composent l'hémisphère nord. J'avais établie que l'AO dépendait essentiellement de la banquise et que le DA du contraste entre continent et océan. L'AO avait dès lors une évolution simple sous forme d'une sinusoïde avec un pic maximum et minimum sur une année, alors que le DA, lui avait une évolution sinusoïdale avec deux pics maximums et minimums. Dès lors, l'évolution sinusoïdale totale de la dualité DA/AO était impacté par ce double pics de l'évolution du DA. Au final, si l'on regarde seulement l'évolution de l'AO sur une année, l'on peut voir que j'avais simulé deux pics maximums aux environs des équinoxes et deux pics minimums aux environs des solstices. Je suis donc plutôt satisfait du résultat donné par les données justement! Regardez par vous-même !

AO_moyenne_sur_un_an_2_cdh5.png

J'ai donc établie ces graphiques de la moyenne et de l'écart type à partir des données de la NOAA. Donc, concernant l'évolution de l'AO moyenné sur une année, j'ai déjà donné ici une explication plausible. J'ai en plus de la moyenne, établie l'écart type sur une année de l'AO. On voit ici l'intérêt porter par l'indice AO à être d'avantage étudier durant l'hiver. Car un indice existe généralement pour étudier les régions où il y a le maximum d'anti-corrélation qui, ici, est caractérisé par le maximum d'écart type. OK ! On a ici l'intérêt porté par l'indice AO à être étudier l'hiver, mais je vais essayer d'expliquer à ma manière pourquoi nous avons cette écart type. Dans cette explication je remettrais aussi sur la table la balance DA/AO à l'aide du schéma périodique et voyons où ça nous mènera.

[align=center]Le schéma périodique[/align]

Le but de cette première partie, est d’essayer de vous faire comprendre la notion de « schéma périodique ». J’insisterai bien sur cette notion, car elle sera ma fondation pour expliquer (d’une manière différente, nouvelle ?) les théories sur la variabilité de la circulation atmosphérique dans l’hémisphère nord. Cette notion de schéma périodique semble, pour ainsi dire, inconnue du monde scientifique. (Est-ce, ce qu'on appel, une découverte scientifique ???) J'ai beau essayer de m'en débarrasser en trouvant des cas où ça ne marche pas, mais à chaque fois j'arrive à observer mon fameux schéma périodique. Je n'ai peut-être pas conscience de l'impacte que ça pourra avoir dans un future proche. Conclusion, qui vivra verra !

Partons du début, à savoir du nom de la notion même que je souhaite vous transmettre, c'est-à-dire « le schéma périodique ». Cette notion se compose de deux mots élémentaires (schéma et périodique). On va dans un premier temps, essayer de déterminer par l’observation un phénomène périodique, puis nous tenterons de comprendre la notion de schéma pour pouvoir assimiler correctement toute la notion.

J’en avais déjà parlé dans mon dernier gros post (mais je trouve ce post un peu brouillon, tant par la forme, que par le contenu) et j’illustrais mes propos à l’aide de l’indice AO. Je vais reprendre cette méthode pour l’unique raison que cette notion s’applique à l’ensemble de l’hémisphère (nord) (hémisphère sud aussi, mais décalé temporellement d'une demi année et puis on s’en fou on y habite pas, là bas ^^) et que l’indice AO porte sur (quasiment) l’ensemble de l’hémisphère nord.

Donc pour vous illustrer le schéma périodique, j'ai pris deux exemples de deux années que je connais bien. Je n'en donne pas plus car déterminer correctement les périodes par rapport aux données de l'indice AO et aux archives NCEP demande beaucoup de temps, temps que je n'ai pas en ce moment. Les deux exemples que je vous donne, sont les hivers 2012/2013 et 2014/2015. Pour l'hiver 2014/2015 je vous donne l'indice AO au jour par jour sous forme d'un graphique avec les périodes du schéma périodique indiqué par les points noir sous le graphe. (Pour les cartes de ré-analyses NCEP, je vous renvois au post précédent déjà très bien illustré)

AO_hiver_2014_2015_noi6.png

Pour l'hiver 2012/2013 le schéma périodique donne ça :

AO_hiver_2012_2013_uyd1.png

EDIT (fais le 22/02/2016) : Je vous propose un autre exemple, d'avantage visuel, du schéma périodique de l'hiver 2007/2008 :

AO_hiver_2007_2008_exemple_de_schema_periodique_upo1.png

Qu'est-ce que j'ai fais ici? Tout simplement, j'ai pris une période du schéma périodique du début d'hiver ( période encore relativement courte et que j'ai reporté en dessous de la période d'après en ayant pris le soin de l'allongé (artificiellement) horizontalement pour la période et verticalement pour l'amplitude. Il ne reste plus qu'à regarder la similarité (relative) des 2 courbes. (Moi je suis convaincu ^^)

Finalement, bien que ce soit subtil (je vous l’accorde, mais on tentera plus tard de voir pourquoi ?), on observe un phénomène périodique et qui s’allonge.(Encore une fois, nous essayerons plus tard de comprendre pourquoi ?). Il n'empêche qu'il y a certaine année comme 2012/2013 où ça pique limite les yeux tellement c'est flagrant. Prenez les archives des cartes hémisphérique à la date indiqué par les points noir et comparé les. (Allez je vous le fait)

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Pour ce qui est de la périodicité, nous nous arrêterons là pour le moment, mais nous y reviendrons après.

Maintenant, il sera question de schéma. Qu’est-ce qui se cache derrière ce mot. Pour cela, je vais revenir sur le post « Balance DA/AO ». Dans ce post je faisais référence au fait que les masses d’aires se balançaient entre les 2 forces : DA et AO… Pour cela, j’aimerais rectifier le tir, en écrivant que les masses d’aires se balancent à l’aide de l’unique force AO et que l’inertie des masses d'air se chargera de perpétuer ce balancement. Cette rectification faite, nous allons pouvoir essayer de comprendre la notion de schéma périodique à l’aide d’un unique exemple « Le pendule de Newton ». Pour cela, je m’appuie sur une vidéo qui est beaucoup plus démonstrative qu’un long texte bourré de fautes d’orthographes et/ou grammaticales.

Vidéo

Qu’est-ce que cette vidéo nous montre ?

Déjà, que le principe du pendule de Newton fonctionne ! Sinon, concernant la notion de schéma, l’on voit bien dans la vidéo que la personne lorsqu’elle impose une forme à l’oscillation, autrement dit un schéma, et bien que ce schéma est enregistré et perdure jusqu’à que l’énergie des boules se dissipent. On rappellera, ici, qu’une seule et unique force est en jeu, c’est-à-dire le poids. Dans le pendule de newton, le système qui joue le rôle d’oscillation est l’ensemble des billes. Dans l’atmosphère ce rôle des billes est joué par le train d’ondes de Rossby. (Plus précisément, c'est le vortex polaire troposphérique lui même qui se balance ou vibre, mais l'observation du schéma périodique est faite sur le train d'onde)

Il faut se rendre compte de l'impacte que peut apporter un tel phénomène périodique. En effet, qui dit périodique, dit démarche et études scientifiques liés à des phénomènes périodiques justement, comme des phénomènes oscillatoires ou ondulatoires des quels on peut mesurer une longueur d'onde, une fréquence, une amplitude, étudier les harmoniques... Il faut encore déterminer concrètement si c'est un phénomènes oscillatoire ou bien un phénomène ondulatoire. Malheureusement, d'après le raisonnement que j'ai suivi, je pense que l'on doit se contenter d'un simple phénomène oscillatoire. (Du coup on devra se limiter principalement à l'étude de sa période et de sa fréquence) Il n'empêche que rien que cela permet déjà de mesuré une durée de la période de l'oscillation ainsi que de sa fréquence. En gros, grâce au schéma périodique on peut placer des mesures là où jusque là on ne voyait que des phénomènes chaotiques. J'essayerais donc, d'être le plus exhaustif possible dans mes futures recherches liée au schéma périodique. Passons au résumé à retenir concernant le schéma périodique.

Ce qu’il faut donc retenir ici, c’est que le schéma périodique est ici enregistré dans le train d’ondes de Rossby, que celui-ci perdure tel quel, tant qu’il n’y a rien pour l’affecter et qu’il répond à l’unique force AO. Cette précédente phrase résume très bien la notion de « schéma périodique ». Bien entendue, ce schéma périodique ne pourra pas perdurer tel quel, car d’autres forces (mais différentes) vont intervenir. Ces forces varient dans le temps en fonction des saisons mais sont toujours présentes, donc c'est normale que le schéma périodique soit constamment déformer. Les saisons elles mêmes influencent le schéma périodique. Il y a aussi sûrement (c'est même sûr ^^) des éléments qui m'ont échappé quant à l'évolution, la formation et la déformation du schéma périodique.(Des choses comme les ondes de gravités, la stratosphère ou la MJO etc...) L’on retiendra aussi et c’est important, le phénomène « d’enregistrement ».

[align=center]Cycle de vie du vortex polaire troposphérique[/align]

Dans cette nouvelle partie, nous allons voir comment (selon mes observations) se comporte le vortex polaire troposphérique. Le titre laisse comprendre qu’il y aura quelque chose de cyclique. Nous allons donc étudier le cycle de vie du vortex polaire troposphérique (VPT). Il faudra, évidemment, mettre cette théorie en relation avec la précédente théorie de « schéma périodique » et des observations faites jusque là.

Pour commencer, je pense choquer personne en disant que c’est un cycle d’une année, un peu comme le VPStratosphérique, sauf que lui n’est visible que la moitié du temps, alors que pour la troposphère c’est constamment visible. Partons du début de ça formation, c’est-à-dire fin d’été et début d’automne (aux alentours de septembre/octobre). Entrain de prendre forme, le nouveau VPT va acquérir son propre schéma périodique pour la durée de ce cycle. Le VPT étant encore de petite taille, le schéma périodique qui lui est associé, possède une périodicité relativement courte et sera même, en ce début d’automne au plus court de ce que nous pourrons observer durant tout le cycle de vie du VPT. Les esprits les plus vifs peuvent déjà se douter de l’explication qui sera associé à une observation faite. De par sa taille, le VPT est encore fortement malléable et n'influence encore que très peu la variation de l'indice AO, par exemple. Continuons, donc ! Durant l’automne, le VPT va grossir et se refroidir, influençant la puissance moyenne du jet au niveau de la barocline. Certain l’auront déjà compris, mais le grossissement du VPT va influencer la périodicité du schéma périodique du VPT. La périodicité va alors s’allonger avec le grossissement. Autre possible constat et qui ne transgresserai pas la logique, c’est que l’allongement de la périodicité serait d’autant plus important en phase négative de l’indice AO que durant les phases positives. Pourquoi ?(Cela demande d'avantage d'observation pour pouvoir être concrètement affirmé par mes soins) Car, en phase négative de l’indice AO, le VPT est en apparence plus gros. Il ne serait donc pas impossible que la périodicité du schéma périodique se raccourcisse (se contracte légèrement) en repassant dans des phases positives de l’indice AO (après une bonne phase négative). Cela n’influencerai pas de manière générale, le fait que les périodes, du schéma périodique, s’allongent. Nous arrivons au cœur de l’hiver, la surface (autrement dit, sa taille) que recouvre le VPT est à son maximum.

Est-ce pour autant que la périodicité du schéma périodique est à son maximum ? Je vous propose une vidéo sur les fractales et une sur le problème isopérimétrique, pour vous faire une idée ! (Cette personne tien une chaîne youtube de vulgarisation des mathématiques et j’aime beaucoup sa vulgarisation)

Vidéo fractales :

Vidéo problème isopérimétrique :

[align=center]Phénomènes de fractales[/align]

Quelle est l’idée qui se cache derrière ces deux vidéos ?

L’explication que je vais fournir est « simpliste »dans un premier temps. Pour ce qui est des détails plus techniques, nous tenterons de voir ça après. Pour ce qui est de la version simpliste, et en reprenant les informations apportées par les vidéos, nous allons tenter de comprendre comment la période du schéma périodique continue de s’allonger, alors que le VPT perd du terrain (de la surface).

Dans la vidéo sur le problème isopérimétrique, il est fait notion de la différence entre aire et périmètre. La réponse est toute donnée ici. En effet, il dit bien que l’on peut tracer une figure géométrique avec un périmètre aussi long que l’on veut pour une surface donner. Cette allongement du périmètre à pour conséquence d’allonger la période du schéma périodique.(ou inversement, l'allongement du schéma périodique a pour conséquence d'allonger le périmètre.(l’œuf et la poule ^^) Cela n'empêche en rien qu'ils sont intrinsèquement lié) Maintenant que nous avons la solution à notre perte en surface, nous allons voir de quel manière cette surface est perdu, et là nous allons faire appel aux fractales. Nous sommes dans l’explication simpliste, donc nous allons approximer une onde de Rossby à la courbe de Von Koch.

courbe_de_von_koch_isf8.png

Grossièrement, l’onde de Rossby est composé de sous-ondes plus petite qui durant la phase de grossissement du VPT restent compacter, ou dit d’une manière plus subtil, qu’elles sont inexpressives. Durant la phase de rétraction du VPT (le printemps), ces ondes jusque là inexpressives, vont finir par s’exprimer et prendre de l’ampleur, conséquence, le périmètre du VPT s’allonge et sa surface diminue. Je nommerais se phénomène de « fractalisation » (oui, j’invente des mots). On résout de cette manière le problème de l’allongement de la période du schéma périodique couplé (paradoxalement) à une perte en surface du VPT.

Maintenant, voyons ça de manière plus rigoureuse. En réalité, ces sous-ondes (fractales) n’existent pas dès le début de la mise en place du VPT. Elles vont se mettre en place lors de l’évolution du VPT. Dans un des documents sur lequel j’appuie ces travaux, il est question (résumé grossièrement) d’un facteur limite quant à la formation d’une onde de Rossby (et/ou sous-onde dans notre cas). Nous avons vue que l’évolution du VPT se fait en deux phases, grossissement et rétrécissement. Mon phénomène de fractalisation est différent entre les deux phases. Durant la phase de grossissement du VPT, la limite permettant la formation d’une onde de Rossby ou sous-ondes est très restrictive et il y a de ce fait, peu de fractalisation. (Mais il y en a !) Durant la phase de rétrécissement du VPT, cette limite est beaucoup moins restrictive et permet dès lors, la formation d’un nombre beaucoup plus conséquent d’ondes de Rossby et de sous-ondes. Qu’est-ce qui joue sur ce facteur limitant ? Selon moi, c’est essentiellement lié à la limite barocline. Durant la phase de grossissement du VPT, la barocline tend à se resserrer (d’où, un jet stream qui se renforce) et à le rester. Durant la phase de rétrécissement, la barocline va ici se détendre et permettre ainsi au facteur limitant, la formation de sous-ondes (aux longueurs d’onde plus courtes). Cette détente se fait graduellement et est à son paroxysme en pleine été. L’on a là, selon moi, l’une des explications des plus plausibles quant à l’intérêt porter à l’indice AO. En effet, l’indice AO, a une forte fluctuation durant la période hivernal et beaucoup plus faible durant la période estivale. Alors pourquoi mon phénomène de fractalisation serait une bonne explication quant à cette observation ?

Durant l’hiver le VPT est essentiellement dominé par les ondes de Rossby et leurs nombres se comptent sur les doigts des deux mains. Eux seules vont s’exprimer dans la variation de l’indice. Durant la période estivale, il y a un nombre beaucoup plus conséquent d’ondes qui s’expriment (inexpressives en hiver, si l’on veut reprendre un terme vue précédemment). Le fait qu’un grand nombre d’ondes s’expriment, a pour conséquence de créer autant de petites dépressions et de petits anticyclones, qu’au final, l’on retrouve, à l’échelle de l’hémisphère, un gradient de pression très faible limitant les fortes fluctuations de pressions.

Ce phénomène de fractalisation me permettrait aussi (selon moi) d’expliquer pourquoi les plus gros Out Break aux USA se passent au début du printemps. Cependant l’expliquer prendrais beaucoup de temps surtout si l’on veut rentrer dans les détails. (pour une autre fois peut-être) L’on va donc pourvoir passer au thème suivant.

[align=center]Le dipôle et le tripôle arctique[/align]

Le dipôle arctique (DA) est un sujet que j’avais déjà abordé sous différents aspects. C’est en variant les aspects, avec la théorie de dualité DA-AO et balance DA-AO, que j’en suis venu à déduire la possible présence de mon actuelle schéma périodique. Il n’y a pour moi (presque) aucun doute possible sur l’observation de mon schéma périodique, il faut simplement apprendre à l’observer en comprenant les certaines subtilités qui peuvent apparaître. Maintenant que mes théories de dualité/balance DA-AO m’ont permit d’en arriver au schéma périodique, il est temps de réadapter le DA à mon schéma périodique.

Précédemment, j’avais établie un rectificatif, comme quoi mon schéma périodique répondait à une seule force, la force AO. (J’aurais pu trouver mieux comme nom) Cette force AO je la caractériserais comme une force fondamentale. Concernant le DA, Cela reste une force, mais une force que je caractériserais de structurante. (Pour le tripôle arctique (TA) c’est pareil) Il va donc falloir que je vous donne un minimum d’explication pour pouvoir comprendre pourquoi je caractérise ainsi ces forces. (NB : force~=forçage)

Avant de partir sur une explication détaillé de ces forces, il faut déjà que je vous parle de ce nouveau venu. Je parle évidemment du tripôle arctique. Pour cela, je vais partir du même raisonnement que j'avais donné pour expliquer le dipôle arctique. Pour rester court, j'avais énoncé la présence du dipôle arctique (DA) à cause de la différence des bilans radiatifs entre océans et continents (NB : dans les cours de Master 2 de l'UPMC (ou Jussieu pour les intimes), ils ont nommé cette différence : « contraste continent-océan » qui est beaucoup plus élégant). Pour le tripôle arctique (TA), c'est sur ce même principe de contraste continent-océan qu'il apparaît, mais à une échelle légèrement réduite. Pourquoi réduite ? Car ce rôle est adossé à la mer Méditerranée. Plus précisément au contraste entre l'océan Atlantique et l'Europe occidentale d'un côté et la mer méditerranée et l'Europe orientale de l'autre.

Le_tripole_arctique1_tsf7.pngLe_tripole_arctique_vxh5.png

Le côté occidental va se voir attribué le rôle de région anticyclogène tandis que la partie orientale de l'Europe va elle se voir attribué le rôle de région cyclogène. (Cela est à considéré lors de la période hivernal, tandis que durant la période estivale, ces mêmes régions inverses leurs rôles d'anti/cyclogène) Le problème du tripôle arctique, c'est ça relative petite taille par rapport aux 2 autres mastodontes d'AO et de DA. En effet, là où l'AO se voit attribuer environ 60% de la part de la variabilité circulatoire de l'atmosphère dans l'hémisphère nord, le DA lui arrive avec un timidement optimiste 20% (cf : travaux de Mr. Wang), le TA lui finirait, selon mon avis subjectif, avec un très médiocre 5% (optimiste lui aussi). (Optimiste signifie que je prends la valeur la plus élevé d'un intervalle. Par exemple, la variabilité associé au DA est en réalité comprise (selon Mr. Wang) entre 10% et 20% de la variabilité totale.) Malgré cette petite taille, cela reste une force structurante non négligeable ( pour les détailles, on voit ça plus bas ^^) et qui peut, selon le schéma périodique et la stratosphère (principalement), déterminer (expliquer) le schéma circulatoire d'un hiver donné. (Exemple d'hiver type TA+ : 1962/1963 ou plus proche, 2009/2010) Cependant dans un contexte d'échelle hiérarchique, lié notamment à sa taille, le tripôle arctique ne sera étudié qu'après les forces AO et DA. (L'ordre de la hiérarchie : AO>DA>TA) L'on pourrait alors s'amuser à créer, comme pour l'AO (déjà existant) et le DA (existe pas), un indice TA (TA+/-) qui quantifierais ce régime circulatoire. Mais après réflexion, c'est sûrement un indice qui corrélerait beaucoup avec notre actuel indice NAO. Voilà tout, concernant le tripôle arctique ! (Il y a sûrement des détails avec lesquels je pourrais approfondir le sujet, mais je ne les ai pas tous en tête. Ma foi, c'est peu important et s'ils me viennent à l'esprit je viendrais les rajoutés et corrigé cela) Passons donc, à l'étude approfondie de ces « forces » AO, DA et TA.

https://books.google.fr/books?id=LgbziTFSYOwC&pg=PA57&lpg=PA57&dq=nombre+de+Rossby+exemple&source=bl&ots=TzfqQN5nyX&sig=5jG9zeYheOCgtl12QFpxy3qkM9w&hl=fr&sa=X&ved=0ahUKEwiguLfIz-jJAhULHxoKHasLDMwQ6AEIIjAD#v=onepage&q=nombre%20de%20Rossby%20exemple&f=false

Je vous ai donné ici le lien d’un extrait de livre sur google. J’ai lu les quelques pages et il y a certaines choses qui m’ont interpellé. Je ne vais pas vous faire de résumé, mais juste parler des choses qui m’ont intéressé. Il y a en particularité une chose que je trouve intéressante, c’est la domination des tourbillons cycloniques sur les tourbillons anticyclonique. Cette domination est essentiellement liée au sens de rotation des tourbillons cyclonique par rapport à la rotation de la Terre et de la force de Coriolis qui en découle (après relecture du topic, je peux aussi écrire : « cf : le poste de Paix p.3 »). Ces tourbillons cycloniques sont, sans rentrer dans les détails, plus énergétique que les tourbillons anticycloniques. Dans l’explication qui va suivre, il va falloir prendre en compte les caractéristiques de mon schéma périodique ainsi que celle que je viens d’énuméré.

En résumé, le raisonnement se concentre surtout en un duel entre tourbillons cycloniques et anticycloniques. Mais comme vue précédemment, dans le livre, de manière générale c’est le tourbillon cyclonique qui prendra l’avantage sur le tourbillon anticyclonique qui va finir par être déformé par la courbure cyclonique avant de disparaître. C’est cet avantage monstre des tourbillons cycloniques que j’associe au forçage AO, force que j’ai caractérisé de fondamentale. (Si l’on reprenait le pendule de Newton du début, cette force serait le poids). Maintenant que l’on a se rapport de force inégale en tête, en quoi le forçage DA est une force structurante. (Je précise que l’on est en période hivernale) Dans les cours de Master 2 que j’ai joint à ces travaux, il y a une partie qui parle de la « conservation de la vorticité potentielle » des ondes de Rossby (et sous-ondes aussi dans notre cas). Je ne me suis pas amusé à décortiquer les raisonnements physico-mathématiques qui se trouvent dans les équations, (je ne m'appelle pas « paix »^^) mais rien qu’au nom de la partie je suppose que ma supposition est au moins correcte quant à l’enregistrement de mon schéma périodique, mais, non plus d’un point de vue ondulatoire (onde de Rossby), mais à une échelle plus grande, celui du VPT tout entier. Oui, ce n’est pas une onde Rossby à proprement parler, mais pourquoi le VPT n’aurait-il pas le droit d’avoir lui aussi une « conservation de la vorticité potentielle » qui se manifesterait sous la forme de mon schéma périodique. (Enregistrement=>conservation) Du coup maintenant je vais pouvoir vous expliquer pourquoi je nomme les forçages DA et TA, des forces structurantes. Si l’on reprend l’idée du duel entre les tourbillons, les tourbillons cycloniques l’emportent et il n’y aurait pas de raison d’avoir un indice AO, qui serait toujours positif dans ce cas. Cependant, et en gardant à l’esprit la conservation de la vorticité des ondes (du VPT=>schéma périodique), alors (comme c’est si joliment dit dans le cours) intervient le contraste Continent-Océan. Pour rappel : (en hiver)

dipole_arctique_chf3.pngdipole_arctique_circulation_lta5.png

Dans le cours ils appellent ces ondes stationnaires (conséquence du contraste continent/océan ou forçage DA) onde planétaire.(cf le premier post de cirus dans ce topic) C'est ces ondes planétaires qui serait la cause principale des réchauffements soudains de la stratosphère arctique (SSW).

Sinon pour en revenir à mon raisonnement, prenons une onde de Rossby lambda qui est composé d’un tourbillon cyclonique et d’un tourbillon anticyclonique. Cette onde se propage gentiment jusqu’à tomber sur une des régions à cyclogénèse ou anticyclogénèse. Dans notre cas, admettons que nous arrivons sur une région où l’anticyclogénèse est accrue. L’onde de Rossby avec son anticyclone fortement courbé cycloniquement, va reprendre du poil de la bête dans le duel et grossir tout en forçant une courbure anticyclonique au tourbillon cyclonique. Cette déformation va alors s’enregistrer et va s’accumuler à chaque retour de la phase précise de la période qui contenait cette onde, soit un mois plus tard (environ en plein hiver). (^^Oui faut suivre) Si l’on reprend l’exemple du pendule de Newton, après que l’on est imposé un schéma périodique à l’oscillation du pendule, l’on peut intervenir physiquement avec son doigt sur une des billes et finir par déformer le schéma oscillatoire et malgré cela, la déformation, ainsi inscrite et enregistré, persiste. Raisonnement similaire lors d’une déformation lié à une région où l’on accroît la cyclogénèse. Quelque part il y a un phénomène d’addition des anomalies (positives et négatives) qui existe grâce à mon schéma périodique, sinon on en serait constamment à un régime circulatoire annulaire (AO+). Si on continuais sur la même illustration du doigt qui intervient sur le schéma périodique du pendule de newton, l'atmosphère, elle aurait beaucoup de ces doigts qui interviennent et déforment le schéma périodique par petites touches qui au cumulé fait beaucoup. (exemple de ces doigts : DA, TA, MJO ??? stratosphère ??? ondes de gravités ??? QBO??? etc...) . C'est selon moi la raison principale qui explique l'aspect chaotique du schéma périodique.

Pour illustrer l'idée de courbure cyclonique/anticyclonique, voilà 2 images pris au hasard dans les archives.

  • Courbure cyclonique

courbure_cyclonique_ibr1.png

  • Courbure anticyclonique

courbure_anticyclonique_iml9.png

[align=center]CONCLUSION[/align]

[align=center] [/align]

[align=center] [/align]

Conclusion, nous avons essayé, ici, d'expliquer d'une manière différente la variabilité de la circulation atmosphérique dans l'hémisphère nord. On a tenté de comprendre plus en détail le schéma périodique associé aux forces qui lui donnent forme, qui le déforment et cela sur toute une année. J'aimerais au final, ouvrir sur des pistes de recherches comme par exemple l'hypothèse d'un balancement (il serait potentiellement ici le balancement) entre un DA+ et un DA- alterné entre chaque période du schéma périodique ou bien d'une corrélation plus ou moins forte entre la QBO et le schéma périodique ou encore d'une manière plus directe, les répercussions d'un SSW sur le schéma périodique. Oui, mes pistes de recherches vont tourner autour du schéma périodique. Nous verrons où nous allons finir avec tout cela. (J'espère ne pas finir dans un mur ^^')

Le format PDF de ces travaux (je m'essais à une nouvelle forme de travail) : https://www.fichier-pdf.fr/2016/02/17/le-schema-periodique-1/

(si quelqu'un sait comment mettre un lien de téléchargement directe sans devoir passer par le site internet qui l'héberge se serait cool ^^)

[align=center] [/align]

[align=center]Sources[/align]

Cours de master 2 OACOS :

http://www.lmd.jussieu.fr/~flott/M2/2012/cours1.pdf

http://www.lmd.jussieu.fr/~flott/M2/2012/cours2.pdf

http://www.lmd.jussieu.fr/~flott/M2/2012/cours3.pdf

http://www.lmd.jussieu.fr/~flott/M2/2012/cours4.pdf

http://www.lmd.jussieu.fr/~flott/M2/2012/cours5.pdf

http://www.lmd.jussieu.fr/~flott/M2/2012/cours6.pdf

http://www.lmd.jussieu.fr/~flott/M2/2012/cours7.pdf

L'air et l'eau (René Moreau) :

https://books.google.fr/books?id=LgbziTFSYOwC&pg=PA57&lpg=PA57&dq=nombre+de+Rossby+exemple&source=bl&ots=TzfqQN5nyX&sig=5jG9zeYheOCgtl12QFpxy3qkM9w&hl=fr&sa=X&ved=0ahUKEwiguLfIz-jJAhULHxoKHasLDMwQ6AEIIjAD#v=onepage&q=nombre%20de%20Rossby%20exemple&f=false

Infoclimat et MétéoFrance :

http://bibliotheque.meteo.fr/exl-php/vue-consult/mf_-_recherche_avancee/DOC00024590

/topic/78824-analyses-stratospheriques-explications/page-3'>http://forums.infoclimat.fr/topic/78824-analyses-stratospheriques-explications/page-3

Mr. Wang et al 2010 :

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2006GL028112/full

http://www.webpages.uidaho.edu/envs501/downloads/Overland%20%26%20Wang%202010.pdf

Youtube :

Cytruj

[align=center] [/align]

Modifié par cytruj

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Invité Sky Blue   
Invité Sky Blue

Waouh, tu vois grand Cytruj.thumbup1.gif

J'espère ne pas finir dans un mur ^^

Y' pas de raison.smile.png

Moi, je suis fan.

Très bon ce Micmaths.

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Salut cytruj, t'es travaux sont forts intéressants, bien illustrés et vraiment agréable á lire, et ce depuis le début de tes recherches.

Je ne peux hélas apporter ma pierre á l'édifice mais j'espère vraiment que ton travail aboutira.

Félicitations.

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