Caractère des précipitations : Précipitations une précipitation de

Précipitations
Caractère des précipitations :



une précipitation de courte durée (<10mn), qui démarre et
s’arrête brusquement, d’intensité modérée à forte variable
dans le temps, est une averse (, SH).C’est le caractère
typique de précipitations provenant d’un nuage instable
un nuage stable donne des précipitations de plus longue
durée, assez uniformes sur des étendues plus grandes et
d’intensité faible à modérée
le terme de giboulées s’applique en général à un mélange de
précipitations solides et liquides : pluie et neige, pluie et
grêle…
Précipitations
Nuages générateurs :
nuages AS NS SC ST AC CU CB
nature
RA
X X (X)
(X) X X
DZ
X
SN
X X (X)
(X) X X
GS
X X
GR
X
SG
X
PL
(X) (X)
IC
(X)
averses
Précipitations
Formation des précipitations :

1 mm
1 mm
Remarques
– la répartition et la taille des
 20µ
gouttelettes et cristaux au sein
d’un nuage sont telles que le
grossissement direct par
agglutination pour former une
goutte est difficilement réalisable
– il faut au moins quelques gouttelettes initiatrices de diamètre supérieur à
80 pour que la collection fonctionne efficacement
– or le grossissement, uniquement par effet pur de condensation est
difficilement réalisable et durerait plusieurs heures, dépassant largement la
durée de vie de certains nuages précipitants
Précipitations
Formation des précipitations :

Grossissement par transfert de vapeur
– dans un milieu nuageux à t<0°C : transfert de vapeur des nombreuses
gouttelettes surfondues vers les quelques cristaux existants
C’est l’effet BERGERON
Il faut compter 4 heures de transfert pour qu’un cristal devienne l’équivalent
d’une goutte de  = 2mm et 16 heures pour une goutte de  = 4mm
Précipitations
Grossissement par collection :
sous l’effet de leur mouvement les différents éléments du nuage vont collecter
et fusionner d’autres éléments sur leur trajet et accélérer ainsi leur propre
grossissement
Collection de
cristaux de glace
agrégation
Collection de cristaux
et de gouttelettes
surfondues
accrétion
Collection de
gouttelettes
coalescence
Précipitations
ascendance
noyaux de condensation noyaux glaçogénes
Schéma résumé :
condensation
transfert de vapeur
recongélation
fonte
collection
nature
PL
RA DZ
SG
GS,GR
SN
Précipitations
Climatologie des précipitations :
relief >2 m
moyenne 800 mm
Toulouse 655 mm
Perpignan 570 mm
Précipitations
Hors programme: L’effet BERGERON :
P vapeur
instant t : e=ei(t)
SOLIDE
LIQUIDE
Liquide surfondu
ew
ei
VAPEUR
t<0
0°C
température
• e=ei(t) cristal saturé en vapeur
• ew(t) > e  gouttelettes non saturées s’évaporent
• la vapeur se transforme en glace autour du cristal initial
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Les Masses d’Air
9
Masses d’air
Origine géographique :
Individualisation d'ensembles troposphériques présentant une certaine
"homogénéité" en structure et extension géographique.
FL500
FL400
FL300
Tropopauses progressivement
plus élevées et plus froides
jet polaire
-55
JST
-75
-65
air équatorial
circulation de
air tropical
Hadley
air polaire
activité
subsidence
air arctique
convective
A
D
D
A
45°N
Pôle N
70°N
30°N
équateur météo
Isotherme 0°C progressivement
plus élevé
-45
Masses d’air
Les masses d’air sur l’Europe :
A : air très froid
En hiver, devenant
instable en progressant
au-dessus des mers en
donnant SN et blizzards.
Très basses
températures
Arctique
Pm : air froid et humide
Instable dans sa
progression vers le Sud.
Traîne, Cu, Cb, SH.
Polaire maritime
Polaire continental
Tropical maritime
Tm : air chaud et humide
Se stabilisant dans sa
progression vers le Nord.
St, Sc DZ, -RA.
Visibilité réduite. Brouillard
d'advection en hiver et au
printemps.
Pc : air froid
En hiver, air très sec
sans nuage
pouvant s'humidifier en
mer et devenir instable
(Cu , SH).
Tropical continental
En été, activité convective renforcée
sur les continents.
Nuages et précipitations sous l'effet
d'une ascendance "frontale"
Tc : air chaud et sec
En été, stable sans nuage.
Humidification sur la mer (BR, St, Sc).
Transport de sable possible.
Masses d’air
Champs de pression des régions tempérées et mouvements verticaux :
– Dépression  convergence (c)  ascendance
– Anticyclone  divergence (d)  subsidence
HN
Km
Cn
45°N
Kd
A
D
Cd
Cc
Kc : Cinématique convergente
nuages instables noyés dans les
nuages stables
précipitations, (TS)
Kc
Cn : Convective normale Cu, SH
Cc : Convective convergente
nbx Cu, CB, SH (TS)
Cd : Convective divergente
SKC ou Cu humilis
Kd : Cinématique divergente
SKC ou ST/FG
Km : Cinématique de mélange
en voie d'homogénéisation, nuages
stables, refroidissement par le bas
Masses d’air
Situations typiques sur l’Europe :
Circulation d’Ouest
Masses d’air
Situations typiques sur l’Europe : Circulation d’Ouest
A sud Europe, D nord Europe
B
D
surface
altitude
A
–
–
–
–
–
H
en hiver, circulation transitoire entre circulations plus méridiennes
air océanique humide doux en hiver et frais en été
zone de corps étendue
succession d’épisodes pluvieux
plafonds bas, visibilité réduite, vent soutenu
Masses d’air
Situations typiques sur l’Europe :
Circulation de Nord
Masses d’air
Situations typiques sur l’Europe :Circulation de Nord
A sud-ouest Europe, D nord Europe
B
altitude
surface
H
– air froid "polaire" (ou "arctique) prépondérant
– "langue d'air chaud" et zone de corps moins étendue
– précipitations faibles, courts épisodes pluvieux ou neigeux
– traîne plus active sur le Nord (giboulées de mars)
Masses d’air
Situations typiques sur l’Europe :Circulation de Nord Nord-Est
A Atlantique, D Europe
surface
altitude
A
– air froid arctique "direct"
– corps de faible extension relativement "sec"
– accumulations d'air froid en Méditerranée propice à l'évolutio
vigoureuses dépressions
Masses d’air
Situations typiques sur l’Europe :
Circulation de Sud
Masses d’air
Situations typiques sur l’Europe :
Circulation de Sud Sud-Ouest
D (ou thalweg) Atlantique, A (ou dorsale) Europe
B
altitude
surface
H
– circulation relativement fréquente synonyme de douceur ou chaleur
– coté dorsale : conditions stables, vents faibles
– coté thalweg : fabrication nuageuse importante, instabilité, systèmes
orageux convectifs et perturbations pluvieuses-orageuses
– en été structure "tropicale" avec lignes de convection et amas
Masses d’air
Situations typiques sur l’Europe :
Circulation d’Est
Masses d’air
Situations typiques sur l’Europe :
D en Méditerranée, A nord Europe
Circulation de Sud-est
A
B
altitude
surface
H
D
– retour d’Est sur le Sud de l'Europe
– suite à une circulation de nord nord-est ou d'est
– fort contraste thermique air froid sec et air chaud humide
– retour d'est ou sud-est avec fortes précipitations de pluie ou de
neige
Masses d’air
Situations typiques sur l’Europe :
A Europe
Anticyclonique
D
B
altitude
H
H
– peu courant mais persistant
– air sec et froid en hiver, chaud en été
– cyclogénèse se développant en Méditerranée
surface
A
Masses d’air
Situations typiques sur l’Europe :
Marais barométrique
Pas de gradient de pression en surface
B
D
H
D
surface
altitude
d
– rare en hiver
– en été, fort réchauffement, développements convectifs en
phase avec le cycle jour/nuit
– orages locaux
Masses d’air
Morphologie des
dépressions :
3 janvier 1996 21 UTC
Naissance du tourbillon
4 janvier 1996 12 UTC
creusement (amplification)
cyclogénèse
5 janvier 1996 15 UTC
maturité
ordonnancement
classique
6 janvier 1996 15 UTC
dégénérescence
(occlusion)
cyclolyse
Comment se forme un Front et une Perturbation ?
25
FRONT :DEFINITION

Zone de transition entre deux masses d’air. Cette
discontinuité n’est pas toujours conflictuelle.
A l’échelle de la circulation générale, on a défini les zones
où ces fronts avaient le caractère le plus marqué et en
référence à la classification selon l’origine des masses
d’air. On répertorie : le front arctique, le front polaire, le
front subtropical.
FRONT REPERTORIES
FRONT POLAIRE
FRONT
ARCTIQUE
FIT
Formation d’une perturbation des latitudes moyennes :
la cyclogenèse

Le moteur : le déséquilibre thermique des
fronts d’échelle générale qui génère une
instabilité barocline.
CYCLOGENESE
28
LA CONVECTION
2 MASSES D ’AIR SE SUPPERPOSENT
IL YA DEBUTDE
DELA
CONVECTION
HOMOGENEITE
MASSE D ’AIR
CYCLOGENESE
29
LA BAROCLINIE
CYCLOGENESE
30
LA CYCLOGENESE
Phénomène
en surface
Onde planétaire:
Convergence du
fluide ’AIR ’ amène un
fabrication nuageuse
Baroclinie en surface
entraîne des mouvements
verticaux qui provoquent un
mouvement circulaire
cyclonique: le précurseur de
surface ou précurseur de
basse couche
CYCLOGENESE
31
LA CYCLOGENESE

Phénomène en altitude.

Accélération du Jet entraîne:
mouvement cyclonique
précurseur d ’altitude


Accélération
Mouvement ascendant donc
cyclonique
Déformation du JET
CYCLOGENESE
35
LA CYCLOGENESE

Si, il couplage des deux précurseurs alors, il y a amplification du
mouvement vertical au niveau de la dépression de surface.
LA CYCLOGENESE
FRONTOLOGIE
NORVEGIENNE
I MODÈLE CONCEPTUEL
CLASSIQUE D’UNE
PERTURBATION

Théorie descriptive qui plaçait l’origine des
perturbations des ondulations dans un front polaire
préétabli avec conflit dans des zones de convergence.
Le tourbillon atmosphérique entraine air chaud et air
froid.
Définitions : Dans le sens du déplacement la limite de
l’air chaud = front chaud, de l’air froid = front froid.
Un front est un volume de quelques centaines de mètres
d’épaisseur
LE
FRONT CHAUD :
trace au sol : trait rouge ou ponctué de demicercles,
-vitesse de déplacement 5 à 15 kt,
-pente 1/100 (angle 0,5°) à 1/1000
-vitesses verticales : 0.1 à 1 m/s
son passage est un phénomène progressif avec
une largeur de quelques dizaines de km.
LE FRONT FROID :
trace au sol : trait bleu ou ponctué de
triangles,
-vitesse de déplacement 15 à 30 kt,
-pente de 1/10 (angle 1°) à 1/200
son passage est plus rapide, largeur de
quelques milliers de m.

L’OCCLUSION :
Trace : trait violet, ligne ponctuée
de demi-cercles et triangles, apparaît
à partir de la maturité : vallée d’air
chaud rejetée en altitude,
Caractère de front froid (front
incliné vers l’amont) ou caractère de
front chaud (front incliné vers
l’aval)

LE FRONT QUASISTATIONNAIRE OU
ONDULANT
Font allongé dans le sens du courant
général
I-5 LES FRONTS
SECONDAIRES

Front de même nature que celui qui le
précède.
Le front froid secondaire matérialise une
arrivée d’air plus froid et s’accompagne
souvent d’une dépression secondaire.
DÉPLACEMENT D’UNE
PERTURBATION

Vitesse du centre dépressionnaire :
Ordre de grandeur sur l’Atlantique Nord environs 15
kt en été et 25 kt en hiver.
Ou, 70% de la vitesse du vent géostrophique calculé
dans le secteur chaud.
RYTHME
toutes les 24 à 36h dans une circulation zonale,
tous les 2 à 4 jours dans une circulation méridienne,

SYSTEMES NUAGEUX
D’UNE PERTURBATION
Tête, corps, traîne, secteur chaud, marge.
 famille de perturbations
SYSTEMES NUAGEUX
D’UNE PERTURBATION
PERTURBATION A AIR CHAUD STABLE
PERTURBATION A AIR CHAUD INSTABLE
Masses d’air
Fronts: Détail des précipitations
Les précipitations surfondues Isotherme 0°
FL070
FL030
SFC
RA
RA
RA
RA
FZRA
zone de précipitations surfondues
SN
Masses d’air
Détails de circulation du front froid
• les nuages formés par le
courant chaud ascendant se
développent essentiellement
au-dessus du front de surface
et vers l'arrière;
• la convergence entre l'air
froid descendant et l'air chaud
ascendant est maximale dans
les basses couches;
• à l'arrière des nuages et des
pluies liés au front, le
mouvement descendant
(subsidence) empêche ou
limite le développement des
nuages de convection dans
l'air froid;
• les averses ne peuvent
vraiment se développer que
plus en arrière.
Cs
tropopause
Cc
jet
As
Ac
isotherme 0°C
Ns (Cb)
Cu
subsidence
Front de surface
Masses d’air
Détails de circulation du front chaud
• les nuages formés par le
courant chaud ascendant
se développent à l'arrière,
au-dessus du front de
surface et largement vers
l'avant compte tenu d'une
pente moyenne moins forte
que celle du front froid;
• l'extension vers l'avant
des nuages entraîne des
zones de précipitations en
moyenne plus étendues;
• les zones de
précipitations surfondues
liées au front chaud sont
en conséquence plus
étendues sur l'horizontale
que celles liées au front
froid.
Masses d’air
Morphologie des dépressions : vue de dessous
Distribution en surface de la pression et du vent
D
Zones de
discontinuité de vent
et de pression
accompagnées de
vents forts
980
990
1000
1010
rotation et renforcement
du vent
Masses d’air
Morphologie des dépressions : vue de dessus
Distribution en surface de la température et de l’humidité (td)
Air froid et sec
8°
Air froid et sec
6°
fort gradient de
température
8°
10°
10°
18°
12°
14° Air16°
chaud et humide
Zones de
discontinuité de
température et
d'humidité
Masses d’air
Morphologie des dépressions : les fronts
Résumé des caractéristiques d’une dépression
Forte corrélation entre
D
980
990
6°
1000
8°
10°
18°
1010
12°
14°
zones nuageuses
précipitantes
8°variations de pression
rotations, accélération
du
10° vent
variations de température
et d’humidité
16°
tout un ensemble de caractéristiques se trouvent concentrées dans des bandes étroites spiralant vers
le minimum de pression
une ligne, un simple trait peut suffire à synthétiser cet ensemble  le front
Masses d’air
Symbolisme & identification
 Les fronts : zones de discontinuité de température et de vent en
surface s'accompagnant de précipitations et de vents forts
on note front froid si la
«température» diminue au
passage du front
on note front chaud si la
«température» augmente
au passage du front
D
on note occlusion la
trace en surface de
la vallée chaude qui
passe au-dessus de
Le bord le plus net est le front froid. Les autres
l'air froid
éléments frontaux sont plus conventionnels que réels
et se noient dans la masse nuageuse plus floue
Morphologie des Masses d’air
dépressions : résumé
995
1000
08
pression en surface
1005
vent en surface
1010
température du
point de rosée
images
10
infra-rouge
précipitations
08
12
10 15
10
09
16
10
1015
visible
11
12
11
15
16
14
Masses d’air
L’occlusion: N’est plus forcément une réalité au sens des contrastes vents
et températures mais caractérise plutôt des bandes
nuageuses et pluvieuses
occlusion à caractère de front froid
--
-
occlusion à caractère de front chaud
-
--
Masses d’air
Détails de circulation de l’occlusion
Cs
Cc
As
Ns
(Cb)
St
Ac
Ci
Masses d’air
Vocabulaire complémentaire conventionnel
Front ondulant ou stationnaire
Ligne de convergence
Front secondaire
--
-
-- -
Masses d’air
Front secondaire
Masses d’air
Ligne de convergence
Masses d’air
Perturbation et secteurs nuageux
TETE
CORPS
TRAINE
Traîne
CU et CB
SH
Tête
nuages d'altitude
CI-CS
envahissant le ciel
SECTEUR
CHAUD
Secteur chaud
advection d'air chaud
hiver zones continentales
FG/ST d'advection
été avec instabilité
CU-CB d'évolution locale
Masses d’air
Au même instant : 3 perturbations à des stades d'évolution différents
Famille de perturbations
3
2
maturité
1
formation
d
D
vieillissement
D