Support de cours réalisé en 2005 par Florent Beucher, ENM/EGM bureau : C153 : 05-61-07-94-30 [email protected] [email protected] Objectifs

support de cours réalisé en 2005 parFlorent Beucher, ENM/EGM

bureau : C153 : [email protected]

Objectifs : le but de ce cours est de donner une connaissance essentiellement descriptive de l’état moyen et de la variabilité de l’atmosphère tropicale pour un volume horaire de 15- 20 h.

sommaire général

Météorologie Tropicale

Retrouvez l’intégralité de ces cours en ligne sur le site de ressources pédagogiques de Météo-France (accessible en

interne seulement mais pas besoin de login ni de mot de passe) http://webrp.enm.meteo.fr/cms/view/12/content et téléchargeable sur ftp://[email protected]/

mailto:[email protected]






http://webrp.enm.meteo.fr/cms/view/12/content













ftp://[email protected]/

Introduction et définition de l’atmosphère tropicale

1. Les différentes échelles de l’atmosphère

2. Sources d’énergie nécessaires à la formation des ondes équatoriales et des perturbations tropicales

3. Climats tropicaux d’échelle régionale

3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale

3.2 Circulations océaniques

3.3 Zone de Convergence Intertropicale (ZCIT)

3.4 Circulations de mousson et jets associés

4. Ondes équatoriales piégées et oscillations d’échelle planétaire

4.1 Ondes équatoriales piégées

4.2 Les oscillations d’échelle planétaire (MJO, QBO)

4.3 Pertinence des ondes tropicales d’échelle synoptique à intrasaisonnière en prévision

5. Modèles conceptuels de perturbations tropicales d’échelle synoptique de l’hémisphère d’été

5.1 Ondes d’est (Caraïbes, Pacifique)

5.2 Thalweg Tropicaux de Haute Troposphère (TUTT)

5.3 Dépression de mousson

5.4 Vortex de moyenne troposphère

5.5 Dépression tropicale

5.6 Cyclone tropical

6. Interactions entre tropiques et moyennes latitudes

6.1 Front froid ou pseudo-front froid

6.2 Dépression subtropicale d’hiver ou cyclone de moyenne troposphère d’hiver

6.3 Alizés d’hiver perturbés

6.4 Lignes de cisaillement

6.5 Cold surge

6.6 Tempêtes de sable

6.7 Les téléconnexions

7 El Niño

Sommaire

• S.Hastenrath : Climate and circulations of the tropics, 1985, Kluwer Academic Publishers, 455 p.

• G.C Asnani : Tropical Meterology (Vol.1 et vol.2), 1982

• Adrian E. Gill : Atmosphere-Ocean Dynamics (chap.11), 1982, Academic Press, Inc.

• Ding Yihui : Monsoons over China, 1994, Kluwer Academic Publishers, 419 pp.

• Herbert Riehl : Climate and Weather in the tropics, 1979, Academic Press, 611p.

• Robert A. Houze : Clouds dynamics, 1993, Academic Press, 573 p.

• Malardel S. : Fondamentaux de Météorologie : à l’école du temps, Ed. Cepaduès, 2005

• En français : OMM n° 305 : guide du systeme mondial du trait. des données,chap.5 , 1993• Manuel de météo tropicale en ligne http://intra.cnrm.meteo.fr/moana/ dans la rubrique cours et manuel. Le manuel est imprimé au printemps 2010 (2 tomes)

• De nombreux articles du JAS, MWR etc.sommaire général

Bibliographie du cours

http://intra.cnrm.meteo.fr/moana/

• Base de données climatologiques : Ré-Analyse CEP (ERA) et de la NOAA (NCEP) - http://www.cdc.noaa.gov/cgi-bin/db_search/SearchMenus.pl

- http://www.cdc.noaa.gov/cgi-bin/DataMenus.pl?stat=mon.ltm&dataset=NCEP

• De nombreux documents (manuel de météo tropicale) sur la météorologie tropicale sont disponibles sur le site de l’ex-UFR :

http://intra-ufr/pages/ufr/ressources/ressour_ens/ressour_ens_index.htm

Le site américain de cours à distance http://www.meted.ucar.edu

(s’enregistrer avec son email [email protected] et comme International Administration) et aller sous Topics

Les modules tropicaux sont : climates (El Nino), Hurricanes/tropical , Convective weather

• Lien direct sur le manuel de météo tropical américain en cours de rédaction

http://www.meted.ucar.edu ; puis taper dans leur moteur de recherche « tropical textbook » sommaire général

Bibliographie du cours : les sites internet

http://www.cdc.noaa.gov/cgi-bin/db_search/SearchMenus.pl




















http://www.cdc.noaa.gov/cgi-bin/DataMenus.pl?stat=mon.ltm&dataset=NCEP



































http://www.meted.ucar.edu/





















équateur

A

A

centre de ladorsale = 30°N

centre de la dorsale = 30°S

Localisation de l’atmosphère tropicale en moyenne annuelle et/ou aux équinoxes :

sommaire général

Définition : les tropiques sont situés entre les deux ceintures des anticyclones subtropicaux de surface (30°N-30°S), ce qui représente environ 50% de la superficie du globe.

Météorologie tropicale : une définition

équateur

A

A



sommaire général

déplacementvers le sud del’atmosphèretropicale entreaôut et février

Localisation de l’atmosphère tropicale en février :

• Tout comme les ceintures des anticyclones subtropicaux, l’atmosphère dite ‘tropicale’ se déplace avec les saisons


• L’atmosphère ‘purement tropicale’ présente généralement des vents d’est sur l’ensemble de la troposphère avec de faibles cisaillements verticaux de vents (atmosphère quasi-barotrope)

équateur

A

A



sommaire général

Vérifions-le sur un radiosondage effectué dans l’hémisphère d’été (HN, en août) :

Localisation de l’atmosphère tropicale en août


A

• L’atmosphère tropicale présente unfaible cisaillement vertical de vent(atmosphère quasi-barotrope) :- alizés en basses couches (5 à 10kt)- vent d’est en moyenne tropo (10kt)- vent d’est en haute tropo (20 kt)

• Ce radiosondage est représentatif de l’atmosphère tropicale : - en août entre 30°N-10°S, - en février entre 10°N-15°S

sommaire général

Radiosondage Analyse ARP1.5 Source : Météo-France

Météorologie tropicale

une définition

équateur

A

A



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Vérifions-le sur un radiosondage effectué dans l’hémisphère d’hiver (HN en février), aux confins des tropiques :

Localisation de l’atmosphère tropicale en février

• En hiver, aux confins des tropiques, l’atmosphère n’est plus ‘purement tropicale’ et présente des cisaillements verticaux de vents parfois conséquents (atmosphère barocline)


• Aux confins de l’atmosphère tropicale, la baroclinie et le cisaillement vertical de vent augmentent :- alizés en basses couches (5 à 10kt)- faible vent d’O. en moyenne tropo (10kt)- fort vent d’O. en haute tropo (60 kt) lié au jet d’ouest subtropical.

• Ainsi, en hiver, sous les DOM-TOM, l’état moyen de l’atmosphère tropicale présente des similitudes avec l’atmosphère des moyennes latitudes. Les concepts d’Anasyg-presyg seraient en partie adaptables (en cours d’étude) ?

• Ce radiosondage est représentatif de l’atmosphère tropicale : -en fév. au nord 15°N et au sud de 25°S, -en août au nord de 35°N et au sud de 15°S

sommaire général

Météorologie tropicale

une définition

Les 5 principales caractéristiques de l’atmosphère tropicale : Les trois premières sont liées au forçage radiatif :

sommaire général

1. - Entre 30°N/30°S, bilan radiatif excédentaire au sommet de l’atmosphère - En dehors des tropiques, bilan radiatif déficitaire au sommet de l’atmosphère : ⇨ fort déséquilibre radiatif méridien entre l’équateur et les pôles

⇨ génère une circulation atmosphérique entre 30°N/30°S appelée ‘cellule de Hadley’

⇨ génère des circulations océaniques d’échelle planétaire dirigées vers les pôles (Gulf Stream, Kuroshio etc..)

Météorologie tropicale : principales caractéristiques

Entre 30°S/30°N, le bilan radiatif est positif au sommet de l’atmosphère (# 60 W/m2 à l’équateur) et négatif ailleurs

⇨ génère une circula-tion atmosphérique méridienne d’échelle planétaire appelée ‘cellule de Hadley’ et deux JOST de même intensité vers 30° de lat.

+ 60 W/m2

Circulation liée à la cellule de Hadleyde l’hémisphère sud

km

Circulation liée àla cellule de Hadleyde l’hémisphère nord

-100 W/m-100 W/m22-100 W/m-100 W/m22

°N°S

divergence

convergence

JOST

JOST

JOST = Jet d’Ouest

SubTropical

Modèle 2D méridien ; Source : Météo-France

Déséquilibre radiatif méridien : cellule de Hadley en moyenne annuelle (simulation numérique)

ZCIT située à l’équateur


Variabilité saisonnière de Hadley :cellule de Hadley en mars (équinoxe de printemps)

ZCIT située à 1°N

Variabilité saisonnière de Hadley:cellule de Hadley de mars à juillet



































Circulation liée à la cellule de Hadley de l’hémisphère d’été

Circulation liée à lacellule de Hadley del’hémisphère d’hiver, 10 fois plus développée qu’en été

+ 100 W/m+ 100 W/m22- 180 W/m- 180 W/m22 - 80 W/m- 80 W/m22

°N°S

ZCIT

12°Nretour au début animation

⇨ Le JOST dans l’hémisphère d’hiver est beaucoup plus développé que dans l’hémisphère d’été

JOST JOST

Variabilité saisonnière de Hadley:cellule de Hadley en juillet


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2. Dans les régions proches de l’équateur, la surface reçoit beaucoup plus d’énergie (+140 W/m2) que le sommet de l’atmosphère (+60 W/m2)

⇨ génère un fort déséquilibre énergétique vertical. Mais la redistribution de cet excédent d’énergie en surface s’effectue différemment si l’on est en présence d’océan ou de continent : ↳ sur océan, l’excédent d’énergie en surface est en grande partie redistribué vers les pôles par les grandes gyres océaniques de type Gulf Stream

↳ au-dessus des continents, l’excédent d’énergie en surface ne peut être ni emmagasiné (faible capacité calorifique par rapport aux océans), ni transporté. Alors, cet excédent d’énergie est redistribué vers les hautes couches de l’atmosphère via les mouvements verticaux et la convection profonde associée = correspond à la fois aux branches ascendantes des cellules de Walker et de Hadley

1. Entre l’équateur et les pôles : fort déséquilibre énérgétique méridien au sommet de l’atmosphère ⇨ Hadley et courants océaniques

Les 5 principales caractéristiques de l’atmosphère tropicale (suite..): Les trois premières sont liées au forçage radiatif :


• La convection au niveau des continents correspond à la fois aux branches ascendantes des cellules de Walker et de Hadley

• La cellule de Walker correspond, en moyenne annuelle, à une circulation zonalecirculation zonale située le long de l’équateur : cette circulation est située dans un plan perpendiculaire à la circulation méridiennecirculation méridienne de Hadley

Source : Météo-France, Florent Beucher

Déséquilibre radiatif vertical : Mouvements verticaux

océanocéanContinent

Le long de l’équateur, il existe 4 principales ‘cellules de Walker’ :

- chaque branche ascendante forme un pôle de convection profonde. Les 3 pôles majeurs de convection sont situés sur continents : l’Afrique, l’Indonésie (appelé ‘continent maritime’) et l’Amérique Centrale.

- chaque branche descendante génère de la subsidence de grande échelle, en particulier sur le Pacifique Est, l’Atlantique Est et dans une moindre mesure l’Océan Indien Ouest

Circulation de Walker dans unplan équatorial-vertical.Source : Newell, 1979

z

équateur

Cellule de Walker : modèle conceptuel

2. Dans les régions proches de l’équateur : fort déséquilibre énergétique vertical > ascendances

Les 5 principales caractéristiques de l’atmosphère tropicale (suite…) : Les trois premières sont liées au forçage radiatif :

3. Cycle diurne 10 fois supérieure au cycle annuel > le cycle diurne est très important sous les tropiques, d’où l’importance de la convection tropicale

sommaire général

1. Entre l’équateur et les pôles : fort déséquilibre énérgétique méridien au sommet de l’atmosphère ⇨ Hadley et courants océaniques


Les 5 principales caractéristiques de l’atmosphère tropicale (suite et fin):

1. Le flux est essentiellement divergent sous les tropiques, i.e. que la partie rotationnelle

du flux est non significative, sauf dans deux cas : - à échelle planétaire : par exemple les ondes équatoriales d’échelle planétaire sont équilibrées géostrophiquement

- cas des cyclones (balance cyclostrophique)

1. Le gradient horizontal de géopotentiel et de température est en ordre de grandeur 10 fois plus faible sous les tropiques qu’aux moyennes latitudes

> l’atmosphère tropicale est quasi-barotrope

sommaire général

Les deux dernières caractéristiques sont liées à la faible valeur du paramètre de Coriolis f sous les tropiques (10-5 s-1 à 10° de latitude) :


chap1. différentes échelles

Bibliographie

- Newell, R. E., 1979 : ‘Climate and the Ocean’ . Amer. Sci., 67, pp. 405-416

Documents

Support de cours réalisé en 2005 par Florent Beucher, ENM/EGM bureau : C153 : 05-61-07-94-30 [email protected] [email protected] Objectifs