Techniques de prévision de la brume et du brouillard URL

4. Techniques de prévision de
la brume et du brouillard
La brume se définit comme ...
… une suspension dans l’air de
gouttelettes d’eau microscopiques ou de
particules hygroscopiques humides, qui
réduisent la visibilité à la surface de la
terre.
ƒ Utilisée lorsque la visibilité est ≥1000m
et ≤5000m et HR >95%.
ƒTsèche-Trosée ≤ 0.5 C.
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Le brouillard se définit comme ...
… une suspension dans l’air de gouttelettes
d’eau microscopiques qui réduisent la
visibilité à la surface de la terre à :
ƒ
< 1000m pour les observations
météo, la navigation aérienne et maritime.
ƒ
< 200m (brouillard dense) à des fins
de services publics.
ƒ
Tsèche ≈ Trosée.
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Brouillard givrant et brouillard glacé
ƒ Brouillard givrant
− Gouttes d’eau
surfondue qui gèlent
au contact de la
surface (production de
givre).
ƒ Brouillard glacé
− Minuscules particules
de glace suspendues.
− Nécessite une T≤ 30°C.
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Types de brouillard
Il y a trois types principaux de brouillard :
ƒ Brouillard de rayonnement.
ƒ Brouillard d’advection chaude.
ƒ Brouillard de pente.
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BROUILLARD DE RAYONNEMENT
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Formation du brouillard de rayonnement
ƒ Ciel clair pendant la nuit.
ƒ Air humide dans les 100 premiers mètres.
ƒ Terrain humide.
ƒ Léger vent au sol = brouillard.
ƒ Vent au sol >5 noeuds = nuage bas (stratus
turbulent).
ƒ Vallées ou ‘cuvettes’.
ƒ Température de formation du brouillard.
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Température de formation du brouillard
ƒ Définition : La température sous abri à
laquelle on peut s’attendre à une formation
de brouillard.
ƒ La température de formation du brouillard
peut être beaucoup plus basse que le point
de rosée de la masse d’air.
ƒ Pourquoi?
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Formation de la rosée
ƒ Chute de la température au sol par
rayonnement nocturne.
ƒ L’air se refroidit jusqu’au point de rosée.
ƒ Dépôt de rosée:
− la chaleur latente libérée durant la condensation
ralentit la chute de la température;
− l’air près du sol devient plus sec.
ƒ Le point de rosée diminue.
ƒ Donc, la température de formation du
brouillard < point de rosée de la masse d’air.
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L’effet du profil d’humidité
Profil d’humidité fortement décroissant
Lign
es
7
5
3
2
HM
R
HMR : Rapport de
mélange
ƒ Air beaucoup plus sec
en altitude.
ƒ Diminution d’humidité
au sol pas remplacée
par diffusion.
ƒ Refroidissement
important du brouillard.
ƒ Température formation
du brouillard << point
de rosée de la masse
d’air.
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L’effet du profil d’humidité
Profil d’humidité légèrement décroissant
HMR : Rapport de
mélange
Lign
es
HM
R
7
5
3
2
ƒ Air plus sec en altitude.
ƒ Assèchement au sol produit
rapidement une gradient
d’humidité négatif.
ƒ Refroidissement moindre du
brouillard.
ƒ Température formation du
brouillard légèrement < point
de rosée de la masse d’air.
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L’effet du profil d’humidité
Profil d’humidité croissant
Lign
es H
MR
7
5
3
2
HMR : Rapport de
mélange
ƒ Davantage d’air humide en
altitude.
ƒ Perte d’humidité au sol
rapidement remplacée par
l’humidité en altitude.
ƒ Pas de refroidissement
supplémentaire pour le
brouillard.
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ƒ Température formation du
brouillard = point de rosée
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de la masse d’air.
Méthode de Saunders :
température de formation du
brouillard
Méthode de Saunders
ƒ Choisissez un sondage représentatif de la température à midi
(téphigramme):
− même masse d’air que votre région;
− idéalement en amont.
ƒ Modifiez le téphigramme pour l’heure de la température
maximale:
− indiquez la pression à l’altitude de la station (QFE),
− tracer Tmax et Trosée au moment de la température maximale,
− modifiez le téphigramme pour correspondre aux températures
maximales.
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Sondage représentatif de midi
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Indiquez la Tmax et la Tdew & modifiez le sondage
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Td
Station
Point de rosée
T
Station
Thermomètre sec
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Faites une construction du Point de Normand
Point de Normand
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Td
Station
Point de rosée
T
Station
Thermomètre sec
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Tracez une isobare à partir du Point de Normand
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Td
Station
Point de rosée
T
Station
Thermomètre sec
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L’isobare croise la courbe du point de rosée
Suivez la ligne de rapport de
mélange saturant (SHMR) à partir
de l’intersection jusqu’à la surface
Tf
Td
Formation du
Station
brouillard Point de rosée
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T
Station
Thermomètre sec
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Température de formation du brouillard : Saunders
Tf
Formation du
brouillard
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Td
Station
Point de rosée
T
Station
Thermomètre sec
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Méthode de Saunders - 2 cas particuliers
ƒ Type I
− Super-adiabatique à la surface.
ƒ Type II
− Air sec en haut.
− Air humide près de la surface.
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TYPE 1 – Super-adiabatique à la surface
Super-adiabatique
Td
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Tmax
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Ignorer la super-adiabatique à la surface
Type 1
Ignorer la
super-adiabatique
Tf
Formation du
©
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brouillard
Td
T
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TYPE 2 – Air beaucoup plus sec en haut
Air beaucoup plus sec en haut
(taux de décroissance d’humidité
important)
Td
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Tmax
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Construction de Normand et isobare
Type II
La température de formation du
brouillard sera excessivement basse
Tf = ??
Td
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Tmax
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Prolonger la courbe de température de rosée ‘plus
humide’ de basse altitude
Type II
Prolonger la courbe de température de
rosée
Tf
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Td
Tmax
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Généralités : température de formation du brouillard
ƒ Si l’inversion de subsidence se situe dans les
30hPa à partir de la surface, alors Tf = Tdew
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28
20
16
12
9
7
5
2
5
0 .8
0
-1
-1
3
Types d’inversion
750
800
0
-2
850
900
48
Inversion de subsidence
950
5
-2
1000
1050
28
20
16
12
9
7
5
2
3
0
-1
0 .8
40
30
20
10
0
0
-1
0
-2
5
-1
750
800
0
-2
850
48
900
950
5
-2
1000
Inversion de surface
1050
40
30
20
10
0
0
-1
0
-2
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Généralités : température de formation du brouillard
ƒ Si une inversion de subsidence se situe dans les
30hPa à partir de la surface, alors Tf = Td.
ƒ S’il pleut l’après-midi, la température de formation du
brouillard sera supérieure au calcul.
ƒ Si le ballon sonde monte dans la pluie, alors la
température de formation du brouillard sera plus
basse.
ƒ Si une brise de mer atteint votre région après la Tmax,
utilisez alors le point de rosée côtier comme votre
température de formation du brouillard.
ƒ Si la température de formation du brouillard que vous
avez calculée est < 0C, alors la température de
formation du brouillard sera plus basse à cause de la
gelée blanche.
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Brouillard ou brume ou rien?
Prenez votre température minimale prévue et votre
température de formation du brouillard,
Si Tf - Tmin > 0
Du brouillard est prévu.
Si Tf - Tmin < 0
De la brume est prévue avec des nappes de brouillard dans les
vallées fluviales.
Si Tf - Tmin ≤ -2
On NE prévoit PAS de brouillard ou de brume.
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Quand y aura-t-il formation de brouillard?
Température
Courbe de refroidissement nocturne
(en supposant qu’il n’y a pas de brouillard)
Courbe de refroidissement modifiée
(la formation de brouillard
arrête le refroidissement au sol)
Tf
Heure de la formation de brouillard :
2100
Tmin
1200 1500 1800 2100 2400 0300 0600 0900
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Heure
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QUESTIONS-REPONSES : PREVOIR LA
FORMATION DE BROUILLARD
1) Quelles sont les 3 principales conditions
météorologiques pour qu’un brouillard de
rayonnement se forme?
2) Pourquoi le point de rosée à midi est-il souvent
plus élevé que le point de rosée à minuit?
3) Quand le point de rosée de la masse d’air peutil être égal à la température de formation du
brouillard?
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QUESTIONS-REPONSES : PREVISION DE LA
FORMATION DE BROUILLARD
1) Quelles sont les 3 principales conditions
météorologiques pour qu’un brouillard de rayonnement
se forme?
Réponse : Ciel clair; humidité à basse altitude; vents au sol
calmes ou légers.
2) Pourquoi le point de rosée à midi est-il souvent plus
élevé que le point de rosée à minuit?
Réponse : Formation de rosée le soir.
3) Quand le point de rosée de la masse d’air peut-il être
égal à la température de formation du brouillard?
Réponse : quand l’humidité augmente avec l’altitude près
de la surface; inversion de subsidence dans 30hPa à
partir de la surface.
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BROUILLARD D’ADVECTION CHAUDE
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Formation de brouillard d’advection chaude
ƒ Air HUMIDE CHAUD qui se déplace au-dessus de la
terre ou de la mer plus froides.
- Côtes exposées au vent.
ƒ Air refroidi jusqu’au point de rosée.
ƒ Léger vent au sol = brouillard.
- Le réchauffement terrestre soulève le brouillard et forme
une couche de nuages bas en journée; rapide en été,
lent en hiver.
ƒ Vent en surface >10 noeuds = nuages bas.
ƒ (Tsec-Trosée) x350 = base du stratus au-dessus du niveau
du sol.
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BROUILLARD DE PENTE
Direction du vent
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Formation de brouillard de pente (stratus)
ƒ L’air est obligé de s’élever au-dessus des
collines.
ƒ Vents chauds, humides, modérés à forts.
ƒ Air stable.
ƒ L’air se refroidit lorsqu’il s’élève.
ƒ Très fréquent sur les côtes exposées au vent
et les collines.
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Brouillard de pente ou stratus
Masse d’air St/Sc
Vent de basse altitude
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Brouillard de pente ou stratus
Masse d’air St/Sc
LCL
Vent de basse altitude
LCL Lifting Condensation Level :
(Niveau de condensation par
ascendance)
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Brouillard de pente ou stratus
Masse d’air St/Sc
Stratus de pente
LCL
Vent de basse altitude
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5
2
3
Prévoir un stratus de pente
7
750
Trop
sec
9
LCL
1000
ƒ Sélectionnez une
sondage représentatif.
ƒ Déterminez ensuite le
LCL le plus bas.
ƒ Il s’agit d’une recherche
par tâtonnements!
ƒ LCL le plus bas = Base
du stratus de pente.
10
0
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Un dernier type de brouillard : le brouillard d’évaporation
ƒ Brouillard d’advection froide.
ƒ ‘Fumée de mer arctique’.
ƒ Air froid circulant au-dessus d’une mer relativement chaude.
ƒ La couche inférieure près de la surface devient très instable.
ƒ Tourbillons convectifs.
ƒ Évaporation puis condensation.
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Brouillard d’évaporation
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QU’EST-CE QUI DISSIPE LE BROUILLARD?
Quatre processus principaux de dissipation
ƒ Augmentation du vent – dissipation en stratus.
ƒ Augmentation de la couverture nuageuse –
rayonnement de grande longueur d’onde sur le
sommet du brouillard (méthode la plus efficace).
ƒ Advection d’air plus sec – changement de masse d’air
ou variations au sein de la masse d’air.
ƒ Rayonnement solaire – dissipation diurne.
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Technique de dissipation par rayonnement solaire
ƒ Très utilisée au UK.
ƒ Courbe représentative.
ƒ Généralement un sondage de minuit ou à
l’aube.
ƒ Il faut modifier le sondage pour les conditions
de votre station à Tmin/aube.
ƒ 3 types.
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Cas A Ciel visible à la station – Pas d’inversion
Sondage de minuit représentatif
QFE
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Taube
Pointez QFE et Taube
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Modifiez le sondage pour les conditions à l’aube
ΔP est supposée être une épaisseur universelle pour toutes les saisons et tous les
endroits
ΔP = 10 hPa
QFE
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Taube
Sondage de l’aube modifié
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Cas A Ciel visible à la station – Pas d’inversion
SALR Saturation Adiabatic Lapse Rate
=> ou Gradient Adiabatique Saturé
SALR
Sommet du brouillard
(intersection
De la courbe de
température
de rosée)
ΔP = 10 hPa
QFE
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Taube
Tdissipation du brouillard
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Cas B Ciel obscurci à la station – inversion
Sondage de minuit représentatif
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Ajoutez
p
p au UK
6 hPa en Mai, Juin, Juil
12 hPa en Fév, Mars, Avr
Août, Sep, Oct
18 hPa en Nov, Déc, Jan
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p
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Déterminez Taube et le sommet du brouillard
Intersection avec la courbe du point de rosée
SALR
p
Sommet du brouillard
QFE
Taube
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Tdissipation du
Tdissipation
brouillard
du stratus
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Cas B Ciel obscurci à la station – inversion
sondage de l’aube
modifié
SALR
Sommet du brouillard
QFE
Taube
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Tdissipation du
Tdissipation
brouillard
du stratus
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Cas C Ciel obscurci à la station – pas d’inversion
Sondage 0000Z représentatif
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Cas C Ciel obscurci à la station – pas d’inversion
p pour UK
30 hPa en Mai, Juin, Juil
35 hPa en Fév, Mars, Avr,
Août, Sep, Oct
40 hPa en Nov, Déc, Jan
p
QFE
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Cas C Ciel obscurci à la station – pas d’inversion
Sondage de l’aube
modifié
SALR
Sommet du brouillard
p
QFE
Taube
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Tdissipation du Tdissipation
brouillard
du stratus
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Prévision de l’heure de dissipation du brouillard
1)
Calculez la température Tmax non adaptée en utilisant la formule
Tu = -192.65+0156h, où h est l’épaisseur 1000-850hPa (en gpm).
2)
Adaptez la Tmax pour la persistance du brouillard en utilisant la
Fig1:
pour un brouillard épais (≥10hPa de profondeur), utilisez la
courbe 3;
pour un brouillard mince (ciel visible), utilisez la courbe 1.
−
−
3)
−
−
−
−
4)
Tracez la courbe d’augmentation de la température en fonction du
temps, en supposant :
que le brouillard persiste
qu’une ligne droite relie Tmin et Tmax
Tmin = température formation du brouillard = lever de soleil + 1
heure
Tmax = 1400 heure locale
L’heure approximative de la dissipation du brouillard est
l’intersection entre la température calculée de la dissipation du
brouillard et la ligne droite.
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Figure 1: Graphique d’adaptation Tmax
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QUESTIONS-REPONSES : PREVISION DE LA
DISSIPATION DU BROUILLARD
1) Quels sont les 4 processus principaux de
dissipation du brouillard?
2) Décrivez les 3 types de technique de dissipation
du brouillard sur un téphigramme.
3) Quelles sont les conditions nécessaires au
brouillard d’évaporation?
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QUESTIONS-REPONSES : PREVISION DE LA
DISSIPATION DU BROUILLARD
1) Quels sont les 4 processus principaux de
dissipation du brouillard?
Réponse : couverture nuageuse au-dessus de la
couche de brouillard; air plus sec; augmentation
du vent; rayonnement solaire.
2) Décrivez les 3 types de technique de dissipation
du brouillard sur un téphigramme.
Réponse : Ciel visible, pas d’inversion; ciel obscurci,
inversion; ciel obscurci pas d’inversion.
3) Quelles sont les conditions nécessaires au
brouillard d’évaporation?
Réponse : Air polaire ou arctique au-dessus d’une
mer relativement chaude.
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