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Le TA est donc le tourbillon absolu. Ce petit cours est valable pour l'échelle synoptique ( quasi-géostrophisme ) et déjà un peu moins pour l'échelle sous-synoptique et la méso-échelle ( semi géostrophisme ), mais bon admettons ^^ .
Pour rappel : Ta = Tr + f
Ainsi, c'est la somme du tourbillon relatif et du tourbillon d'entrainement ( paramètre de Coriolis ) qui est toujours positif dans l'Hémisphère Nord.
Donc, pour simplifier, on s’en fout un peu du terme f ( Coriolis ), car on a juste à savoir qu'il est positif dans l'HN, qu'il augmente en se rapprochant des pôles et que dans l'équation, c'est le temre qui domine en général. L'important c'est surtout le Tr dans le truc. Il est admis conceptuellement qu'on définit par "positive" une rotation anti horaire ( sens direct ) et par "negative" une rotation horaire ( sens indirect). Une courbure anticyclonique aura donc un tourbillon relatif négatif, et une courbure cyclonique aura un tourbillon relatif cyclonique . Jusque là ça va non ?
Dans la nature, les zones ou on trouve des zones qui tourne vraiment sont moins fréquentes que les ondulations ( thalweg/dorsale) qui ne tournent pas ( au sens de la définition première de rotation hein ^^).
Dans notre atmosphère, à grande échelle ( et méso-échelle encore ), le tourbillon relatif est donc lié à 2 choses :
Le cisaillement(1) & la courbure(2) .
Lorsque l'on fusionne ces 2 composantes, on trouve l'origine de notre tourbillon. Après, selon sa courbure, on le qualifie de positif ou négatif ( ou nul si il n'ya aucun tourbillon ).
Lorsque l'on additionne le terme f au tourbillon relatif ( comme dans l'équation du TA ), on remarque que les 2 termes sont positif pour une courbure cyclonique, alors qu'on a un terme positif et l'autre négatif pour une dorsale. On a donc une haute valeur de TA pour une courbure cyclonique ( Ta = Tr + f = (+) + (+) = ++ ), et des valeurs nulles ou négatives pour une courbure anticyclonique ( Ta = Tr + f = (-) + (+) = 0/- ).
Voilà on à déjà compris d'ou viennent les valeures du TA ^^
Mais ce n'est pas fini Le tourbillon augmente lors d'un étirement ( par conservation de l'inertie ). Celà est effectif dans les thalwegs, les creux dépressionnaire ainsi que leurs fronts ( Ascendance, étirement tu Tourbillon, convergence à la base, forçage par l'advection différentielle de tourbillon, ascendance ... ). Le tourbillon diminue sa rotation s'il se fait étiré dans le sens orthogonal à son axe de rotation ( lorsque le flux diverge autour de lui par exemple, c'est schématisé dans la figure en dessous ), ceci étant toujours lié à la conservation de l'inertie.
Voyons comment celà marche :
Dans un front, il y'a une bande de fort TA ( pour les raisons que l'on a vu avant ), mais il y'a des ascendances à l'avant qui vont étiré ce tourbillon , et dela convergence à la base, liée au mouvement verticaux. On a donc une amplification du tourbillon relatif, donc absolue. Sans les frottements par exemple, la machine pourrait exploser puisque l'un renforce l'autre*
Revenons à nos dorsales, elles sont associées à de faibles axes de TA ( ou nul ), pour les raisons que l'on a vu avant. Mais il y'a des mouvement subsidents à l’avant de la dorsale qui vont "écraser" le tourbillon ( et donc le faire diverger ). Ce dernier va donc diminuer sont Tr ( rotation négative ) mais le terme f est positif dans l'hémisphère Nord. Le TA va donc rester nul ou légèrement négatif. Restant toujours dans les mêmes valeurs, il ne va pas amplifier la subsidence ( ou très peu ), et l'anticyclone n'évolue que très lentement, ou se comble.
C'est ici que se trouve la source de la différence de vitesse de développement entre une dépression et un anticyclone. Le terme quasi-géostrophique tend à renforcer l'anticyclone alors que la contribution du tourbillon relatif tend à le réduire ... Ici on exclue les anticyclone thermique qui n'ont pas le même procédé de formation . J'appuie le fait qu'ici on s’intéresse au tourbillon absolu, en vrai les termes d'advection d'épaisseur jouent beaucoup sur l'amplification ou la dégradation d'une perturbation . Prenez un anticyclone dynamique, avec une dorsale d'altitude , injectez-y une advection froide en moyenne troposphère : la colonne s'abaisse par contraction, le géopotentiel avec, le tourbillon d'altitude devient de moins en moins anticyclonique, voir cyclonique, ce qui va détruire votre anticyclone de basse couche à l'avant.
Concernant les VV
L'atmosphère se comporte comme un équilibre à grande échelle ( géostrophisme/hydrostatisme ). Or dans l'atmosphère, les anomalie de tourbillon sont penchés vers l'avant à cause de l'advection par le vent zonal plus rapide en altitude qu'en basse couche ( advection différentielle de tourbillon ). Cette configuration n'est pas compatible avec les grands équilibres de l'atmosphère, c'est là qu'intervient l'agéostrophisme, lequel induit une réponse, qui tend à créer du mouvement vertical à l'avant d'une anomalie positive de basse couche, et une subsidence à l'arrière . **
Pour une anomalie anticyclonique de basse couche, on à du mouvement vertical subsident à l'avant et ascendant à l'arrière.
Concernant les anomalie d'altitude, on a pour une anomalie positive de tourbillon, une ascendance à l'avant et une subsidence à l'arrière. C'est l'inverse pour une anomalie négative d'altitude.
Tout cela redresse l'anomalie de tourbillon, et permet aux équilibre de grande échelle d'être respectés
On vient donc de voir comment le tourbillon ( ou plus exactement, l'advection différentielle de tourbillon ) génère des VV et pourquoi il marque un axe de convergence. Dans les structures actives, l'anomalie de surface est ( en général ) aidé d'une anomalie d'altitude pour que les VV soient profondes. ( Sur GFS y'a pas de Carte d'advection de TA à 300 hpa, sur Wetter3 si
).
Tout celà se rapport au tourbillon qui était le sujet principal, mais son effet peut être contrebalancé par d'autre choses ( advections d'épaisseurs...). Ce n'est pas un élément "fait tout"
* Dans les dépression barotrope, qui sont alignées sur la verticale en terme d'anomalies, le tourbillon ne crée plus d'ascendance puisqu'il ne tend plus à s'incliné. Il n'ya donc plus de forçage par le TA, même avec une advection positive de ce dernier. On parle donc toujours ici de structure barocline, incliné sur la verticale.
** Les phénomènes de convergence / divergence à grande échelle ne sont pas que liés au tourbillon absolue. Malheureusement c'est beaucoup plus compliqué ^^' Il faut aussi prendre en compte les advections d'épaisseurs ( D'ailleurs dans le topic équations de météorologie, il y'a l'équation en oméga ( pour estimé les VV ) et on voit qu'elle prend en compte 2 termes : l'advection différentielle de tourbillon et l'advection d'épaisseur ). C'est pour ça que je préfère prendre le tourbillon potentiel, car il regroupe les 2 ( Pv = Ta x grad(theta) ).
En effet, sous la crête d'altitude, on a une advection chaude. Cette dernier est responsable de la divergence en altitude près d'une dorsale, et de l'augmentation du tourbillon anticyclonique à ce niveau. A l'inverse, sous un thalweg d'altitude on à une advection froide qui forme un "creux" ( l'épaisseur diminue, l'air se tasse ), et est responsable d'une convergence d'altitude et de l'augmentation du tourbillon cyclonique à ce niveau. Un des 2 termes peut s'opposé à l'autre ( par exemple, on a un thalweg d'altitude, mais dans lequel une advection douce arrive en altitude , le tourbillon deviendra moins cyclonique, voir anticyclonique etc.. ). Les 2 termes évoluent conjointement .
N'oubliez jamais : l'atmosphère est incroyablement complexe
Pour rappel : Ta = Tr + f
Ainsi, c'est la somme du tourbillon relatif et du tourbillon d'entrainement ( paramètre de Coriolis ) qui est toujours positif dans l'Hémisphère Nord.
Donc, pour simplifier, on s’en fout un peu du terme f ( Coriolis ), car on a juste à savoir qu'il est positif dans l'HN, qu'il augmente en se rapprochant des pôles et que dans l'équation, c'est le temre qui domine en général. L'important c'est surtout le Tr dans le truc. Il est admis conceptuellement qu'on définit par "positive" une rotation anti horaire ( sens direct ) et par "negative" une rotation horaire ( sens indirect). Une courbure anticyclonique aura donc un tourbillon relatif négatif, et une courbure cyclonique aura un tourbillon relatif cyclonique . Jusque là ça va non ?
Dans la nature, les zones ou on trouve des zones qui tourne vraiment sont moins fréquentes que les ondulations ( thalweg/dorsale) qui ne tournent pas ( au sens de la définition première de rotation hein ^^).
Dans notre atmosphère, à grande échelle ( et méso-échelle encore ), le tourbillon relatif est donc lié à 2 choses :
Le cisaillement(1) & la courbure(2) .
Lorsque l'on fusionne ces 2 composantes, on trouve l'origine de notre tourbillon. Après, selon sa courbure, on le qualifie de positif ou négatif ( ou nul si il n'ya aucun tourbillon ).
Lorsque l'on additionne le terme f au tourbillon relatif ( comme dans l'équation du TA ), on remarque que les 2 termes sont positif pour une courbure cyclonique, alors qu'on a un terme positif et l'autre négatif pour une dorsale. On a donc une haute valeur de TA pour une courbure cyclonique ( Ta = Tr + f = (+) + (+) = ++ ), et des valeurs nulles ou négatives pour une courbure anticyclonique ( Ta = Tr + f = (-) + (+) = 0/- ).
Voilà on à déjà compris d'ou viennent les valeures du TA ^^
Mais ce n'est pas fini
Le tourbillon augmente lors d'un étirement ( par conservation de l'inertie ). Celà est effectif dans les thalwegs, les creux dépressionnaire ainsi que leurs fronts ( Ascendance, étirement tu Tourbillon, convergence à la base, forçage par l'advection différentielle de tourbillon, ascendance ... ). Le tourbillon diminue sa rotation s'il se fait étiré dans le sens orthogonal à son axe de rotation ( lorsque le flux diverge autour de lui par exemple, c'est schématisé dans la figure en dessous ), ceci étant toujours lié à la conservation de l'inertie. Voyons comment celà marche :
Dans un front, il y'a une bande de fort TA ( pour les raisons que l'on a vu avant ), mais il y'a des ascendances à l'avant qui vont étiré ce tourbillon , et dela convergence à la base, liée au mouvement verticaux. On a donc une amplification du tourbillon relatif, donc absolue. Sans les frottements par exemple, la machine pourrait exploser puisque l'un renforce l'autre*
Revenons à nos dorsales, elles sont associées à de faibles axes de TA ( ou nul ), pour les raisons que l'on a vu avant. Mais il y'a des mouvement subsidents à l’avant de la dorsale qui vont "écraser" le tourbillon ( et donc le faire diverger ). Ce dernier va donc diminuer sont Tr ( rotation négative ) mais le terme f est positif dans l'hémisphère Nord. Le TA va donc rester nul ou légèrement négatif. Restant toujours dans les mêmes valeurs, il ne va pas amplifier la subsidence ( ou très peu ), et l'anticyclone n'évolue que très lentement, ou se comble.
C'est ici que se trouve la source de la différence de vitesse de développement entre une dépression et un anticyclone. Le terme quasi-géostrophique tend à renforcer l'anticyclone alors que la contribution du tourbillon relatif tend à le réduire ... Ici on exclue les anticyclone thermique qui n'ont pas le même procédé de formation . J'appuie le fait qu'ici on s’intéresse au tourbillon absolu, en vrai les termes d'advection d'épaisseur jouent beaucoup sur l'amplification ou la dégradation d'une perturbation . Prenez un anticyclone dynamique, avec une dorsale d'altitude , injectez-y une advection froide en moyenne troposphère : la colonne s'abaisse par contraction, le géopotentiel avec, le tourbillon d'altitude devient de moins en moins anticyclonique, voir cyclonique, ce qui va détruire votre anticyclone de basse couche à l'avant.
Concernant les VV
L'atmosphère se comporte comme un équilibre à grande échelle ( géostrophisme/hydrostatisme ). Or dans l'atmosphère, les anomalie de tourbillon sont penchés vers l'avant à cause de l'advection par le vent zonal plus rapide en altitude qu'en basse couche ( advection différentielle de tourbillon ). Cette configuration n'est pas compatible avec les grands équilibres de l'atmosphère, c'est là qu'intervient l'agéostrophisme, lequel induit une réponse, qui tend à créer du mouvement vertical à l'avant d'une anomalie positive de basse couche, et une subsidence à l'arrière . **
Pour une anomalie anticyclonique de basse couche, on à du mouvement vertical subsident à l'avant et ascendant à l'arrière.
Concernant les anomalie d'altitude, on a pour une anomalie positive de tourbillon, une ascendance à l'avant et une subsidence à l'arrière. C'est l'inverse pour une anomalie négative d'altitude.
Tout cela redresse l'anomalie de tourbillon, et permet aux équilibre de grande échelle d'être respectés
On vient donc de voir comment le tourbillon ( ou plus exactement, l'advection différentielle de tourbillon ) génère des VV et pourquoi il marque un axe de convergence. Dans les structures actives, l'anomalie de surface est ( en général ) aidé d'une anomalie d'altitude pour que les VV soient profondes. ( Sur GFS y'a pas de Carte d'advection de TA à 300 hpa, sur Wetter3 si
). Tout celà se rapport au tourbillon qui était le sujet principal, mais son effet peut être contrebalancé par d'autre choses ( advections d'épaisseurs...). Ce n'est pas un élément "fait tout"
* Dans les dépression barotrope, qui sont alignées sur la verticale en terme d'anomalies, le tourbillon ne crée plus d'ascendance puisqu'il ne tend plus à s'incliné. Il n'ya donc plus de forçage par le TA, même avec une advection positive de ce dernier. On parle donc toujours ici de structure barocline, incliné sur la verticale.
** Les phénomènes de convergence / divergence à grande échelle ne sont pas que liés au tourbillon absolue. Malheureusement c'est beaucoup plus compliqué ^^' Il faut aussi prendre en compte les advections d'épaisseurs ( D'ailleurs dans le topic équations de météorologie, il y'a l'équation en oméga ( pour estimé les VV ) et on voit qu'elle prend en compte 2 termes : l'advection différentielle de tourbillon et l'advection d'épaisseur ). C'est pour ça que je préfère prendre le tourbillon potentiel, car il regroupe les 2 ( Pv = Ta x grad(theta) ).
En effet, sous la crête d'altitude, on a une advection chaude. Cette dernier est responsable de la divergence en altitude près d'une dorsale, et de l'augmentation du tourbillon anticyclonique à ce niveau. A l'inverse, sous un thalweg d'altitude on à une advection froide qui forme un "creux" ( l'épaisseur diminue, l'air se tasse ), et est responsable d'une convergence d'altitude et de l'augmentation du tourbillon cyclonique à ce niveau. Un des 2 termes peut s'opposé à l'autre ( par exemple, on a un thalweg d'altitude, mais dans lequel une advection douce arrive en altitude , le tourbillon deviendra moins cyclonique, voir anticyclonique etc.. ). Les 2 termes évoluent conjointement .
N'oubliez jamais : l'atmosphère est incroyablement complexe
Dernière édition par PassionMétéo le Sam 27 Avr - 21:31, édité 9 fois
Bravo !
