TD N°5: Transports méridiens d`énergie

Anné e 2012-2013
Physique du Climat
TD N°5: Transports méridiens d’énergie
I Transport océanique
La 􀅭igure 1 montre le sché ma de la circulation océ anique mé ridienne moyenne forcé e par
les vents, ainsi que la densité moyenne en fonction de la profondeur.
FIGURE 1: Coupe de la densité moyenne dans l’océ an, et sché ma de la circulation mé ridienne moyenne :
transports d’Ekman (􀅭lè ches) et courants gé ostrophiques ouest-est (cercles). Le trait pointillé note
la couche limite de surface.
1. Sachant que les diffé rences de densité sont dues principalement à celles de tempé rature, estimer la direction du transport d’é nergie mé ridien à diffé rents endroits de
l’océ an par cette circulation. On pourra pour cela comparer l’é nergie transporté e par
les parcelles en surface, et celle des courants de retour en profondeur.
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2. Quel est la circulation atmosphé rique analogue ? (du point de vue structure et mé canisme de transport d’é nergie)
3. Quels autres mé canismes de transport existent dans l’océ an ?
II Ondes stationnaires tropicales
Les cartes de surface dans les tropiques (􀅭igures 2 et 3) montrent les moyennes annuelles
de la tempé rature de l’océ an 𝑇, la pression 𝑝 et le vent de surface (𝑢, 𝑣). On cherche le signe
du transport mé ridien de chaleur dans les basses couches en moyenne zonale [𝑣∗ 𝑇 ∗ ], où [⋅]
dé note la moyenne zonale, et ⋅∗ les anomalies par rapport à cette moyenne.
1. Dé terminer le signe de 𝑣∗ et 𝑇 ∗ dans les parties ouest et est des bassins océ aniques,
et dans les 2 hé misphè res.
2. En dé duire le signe de la moyenne zonale [𝑣∗ 𝑇 ∗ ]. Le transport de chaleur est-il vers
l’é quateur ou le pô le ?
3. Qu’en est-il du transport de vapeur d’eau dans les basses couches ?
FIGURE 2: Pression (contours) et vent de surface moyens. Les couleurs indiquent les pré cipitations
III Clôture diffusive et changement climatique
On modé lise les transport mé ridien de chaleur et d’humidité par les ondes transitoires par
une fermeture diffusive dont le coef􀅭icient de diffusion 𝐾 est identique dans les deux cas :
𝜕𝑋̄
𝑣􀚄 𝑋􀚄 = −𝐾
𝜕𝑦
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FIGURE 3: Tempé rature de surface de l’océ an 𝑇 (haut), et é cart à la moyenne zonale 𝑇 ∗ (bas)
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1. Ecrire la forme du transport d’é nergie totale en fonction des gradients moyens de
tempé rature et d’humidité (rapport de mé lange), puis en faisant apparaitre uniquement le gradient de tempé rature (utiliser Clausius-Clapeyron en supposant l’humidité
relative constante).
2. En cas de ré chauffement climatique, comment varie ce transport si 𝑇 augmente mais
son gradient mé ridien est inchangé ?
3. Si le transport total d’é nergie est inchangé , comment varie le gradient mé ridien de
𝑇 ? Le rapport entre transport sensible et latent ?
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