Effet de la stabilité de l`air sur la force du vent
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Stabilité de l’air et son impact sur la force du vent - Pourquoi les vents sont-ils souvent plus forts en après midi (1) - Les vents près de la surface sont généralement plus faibles que ceux plus haut dans l’atmosphère à cause du frottement. Couche limite Hauteur [m] 1000 500 La friction air-air est faible La friction air-surface est grande ce qui freine le vent 0 Surface 22 Stabilité de l’air et son impact sur la force du vent - Pourquoi les vents sont-ils souvent plus forts en après midi (2) -Le réchauffement de la surface par le soleil fait augmenter la température de l’air. L’air ainsi chauffé devient éventuellement plus léger et s’élève comme le fait une montgolfière. - Une quantité équivalente d’air provenant d’en haut vient remplacer l’air chaud qui monte. - Ce brassage vertical augmente à mesure que le réchauffement se poursuit et les vents forts qui se trouvent plus haut dans l’atmosphère sont éventuellement rabattus vers la surface. - Le vent monte enfin! Hauteur [m] 1000 500 Le brassage vertical tend à augmenter le vent de surface. 0 Surface chaude 23 Stabilité de l’air et son impact sur la force du vent - Profils de température typiques de jour et de nuit pour un cas de beau temps. C’est surtout la surface qui cause les variations diurnes du profil de température. Hauteur [m] 1000 500 Profil stable (pas de brassage, vents faibles) Profil instable (brassage, vents forts si isobares serrés) instable Profil neutre refroidissement de 10oC/km (adiabatique sèche) stable 0 10 Température [C] 20 24 Stabilité de l’air et son impact sur la force du vent - Les causes d’instabilité de l’air -Le soleil chauffe la surface. -Aussitôt un brassage s’installe et le profil de température devient abiabatique sec (paralèlle à la ligne verte). -Le brassage s’étend sur une couche de plus en plus épaisse. -Le vent monte! Hauteur [m] 1000 Brassage sur une couche épaisse, les vents forts d’en haut sont rabattus en surface. 500 0 10 Température [C] 20 25 Stabilité de l’air et son impact sur la force du vent - Comment cela peut-il nous aider à prévoir le vent? -Supposons qu’il y a un avertissement aux petites embarcations (gradient fort). -On arrive sur le site, pas de vent. On retourne chez-nous? -Non! Non Avant il faut se demander si le brassage est commencé. Les vents sont peut-être là en altitude mais ne sont pas encore rabattus vers la surface. -Voici les signes pour savoir si le brassage est amorcé ou non : - Pas de brassage; - air stable; - il y a encore de l’espoir. usine usine - Brassage; - air instable; - les vents devraient déjà être la… présence de stratus présence de cumulus Notes : 1) L’absence de cumulus ne signifie pas nécéssairement que l’air est stable, il est peut-être simplement trop sec pour permettre la formation de nuages. 2) Pour que le vent monte il faut que le brassage se fasse sur une couche épaisse, ce que ne montre pas la fumée. 26 Stabilité de l’air et son impact sur la force du vent - Cas réel (16 août 2002) (1) - Le 16 août 2002, les isobares ont été serrés toute la journée mais il n’a venté qu’en après midi. - Les vents étaient faibles en matinée à cause de l’air très stable. - Cette situation se produit souvent avec des vents du sud-ouest. - Cette journée-là il fallait être patient. Dorval 27 Stabilité de l’air et son impact sur la force du vent - cas réel (16 août 2002) (2) -Profils de température à Dorval à 8h00 et à 14h00. -Les lignes tiretées montrent les adiabatiques sèches (profil neutre), soit un refroidissement de 1oC/100m. -Si le taux de refroidissement est moindre, le profil est stable (comme celui de 8h00). -Si le taux de refroidissement est plus grand, le profil est instable (comme celui de 14h00). 14h00 8h00 28 Stabilité de l’air et son impact sur la force du vent - Cas réels rapportés par Daniel L. sur le lac St-Pierre En période de canicule avec des vents du SO, il vente sur la terre mais pas sur le lac! Profil stable Hauteur Hauteur Profil instable Profil de température au-dessus de la terre Brassage Profil de température au-dessus du lac La stabilisation de l’air au dessus du lac coupe le brassage, le vent passe en haut. Une couche d’air frais se développe au-dessus du lac. Terre chaude et air sec Lac frais et évaporation qui refroidie l’air Note : Si le lac est petit, cet effet est négligeable. 29 Stabilité de l’air et son impact sur la force du vent - Cas réels rapportés par Toutou lui-même Les vents sont bons le matin avec des écoulements frais (O, NO, surtout l’automne). Profil instable Hauteur Hauteur Profil stable Profil de température au-dessus de la terre Stable en matinée Profil de température au-dessus du lac Brassage au-dessus du lac, même le matin. Une couche d’air chaud est présente au-dessus du lac. Terre fraîche Lac chaud Note : Les circulations du NO deviennent très instables en après-midi (grosses rafales, gros trous) à cause de la convection (voir figure suivante). Donc il vaut mieux en profiter le plus tôt possible dans la journée. 30 Stabilité de l’air et son impact sur la force du vent - Circulations engendrées par l’instabilité de l’air 31 Stabilité de l’air et son impact sur la force du vent - Pourquoi la pluie fait baisser la vélocité du vent? -Supposons que le vent a monté (le brassage est déjà installé), la pluie débute. -L’évaporation des gouttes de pluie refroidit l’air sous le nuage, ce qui a pour effet de le stabiliser. -Ça coupe le brassage et diminue les vents. Situation fréquente avec des SE. Profil instable avant la pluie Profil stabilisé par la pluie 32
