Circulation généraleCirculation générale

QUITTERQUITTER

Généralités

définitions, échelle

exemple d’anomalie

la CG sous l'œil du satellite

La CG sous l’angle des normales

en altitude

au niveau mer

Dynamique de la CG

bilan énergétique

l’équateur météo

circulation méridienne

effet de la rotation

limite du déplacement méridien

cellules de HADLEY

les zones tropicales en altitude

les zones tropicales en surface les alizés

le jet subtropical

le jet équatorial

circulation ondulatoire des régions tempérées

les régions polaires

résumé

Climatologie des régions tropicales

l’équateur météo (juillet)

l’équateur météo (janvier)

les précipitations (juillet)

les précipitations (janvier)

Zones climatiques

les climats

2

Premièrediapositive

Généralités Généralités (1/2)(1/2)

• Définition– Ensemble des configurations de la circulation atmosphérique s’étendant

sur tout le globe terrestre. Souvent ce terme se rapporte aux configurations de la circulation moyenne relative à un intervalle de temps déterminé

• Normale : Normale : moyenne sur 30 ans• Normale mensuelle : Normale mensuelle : moyenne sur 30 mois identiques• Moyenne mensuelle : Moyenne mensuelle : moyenne sur un mois• Ecart (normale-moyenne) = Ecart (normale-moyenne) = anomalie

• Echelle– Circulations et ensembles nuageux de très vaste extension géographique

(> 1000 km), d’une durée de vie de quelques semaines à plusieurs mois– a cette échelle l’atmosphère est mince (dizaine de km), les mouvements

horizontaux sont prépondérants

3

Premièrediapositive

Généralités Généralités (2/2)(2/2)

• Exemple d’anomalie : oscillation australe El Nino– anomalie chaude poussée par des vents d’Ouest vers les cotes

du PEROU

– Conséquences :– pêcheurs bredouilles sur la cote péruvienne– cyclones sur la Polynésie– sécheresse sur Australie et Indonésie

anomalie de température: +4 à +5°

anomalie des vents: Ouest au lieu d’Est (ou Est affaiblis

4

Premièrediapositive

La CG sous l’œil du satelliteLa CG sous l’œil du satellite

Zone de l’équateur météo (ZCIT) : nuages épais et denses

Zone des alizés de basses couches : ciel clair ou nuages peu épais

Zone des alizés de basses couches : ciel clair ou nuages peu épais

Circulation méridienne

Ensemble nuageux souvent bien développé

Ensemble nuageux souvent bien développé

Circulation ondulatoire

Drainage polaire de basses couches : ciel clair ou nuages bas

Drainage polaire de basses couches : ciel clair ou nuages bas

Zone de l’équateur météo (ZCIT) : nuages épais et denses

Zone des alizés de basses couches : ciel clair ou nuages peu épais

Zone des alizés de basses couches : ciel clair ou nuages peu épais

Circulation méridienne

Ensemble nuageux souvent bien développé

Ensemble nuageux souvent bien développé

Circulation ondulatoire

Drainage polaire de basses couches : ciel clair ou nuages bas

Drainage polaire de basses couches : ciel clair ou nuages bas

5

Premièrediapositive

• En altitude (FL300)– basses altitudes (L) aux pôles, hautes altitudes (H) sur la zone

équatoriale• décalage saisonnier de H : 0° janvier, 20/25°N juillet

– vents d’Ouest• HN : vents hiver # 2 vents été (entre pôle N et équateur : pente 300hPa

hiver # 2 pente 300hPa été)

• circulation ondulatoire des régions tempérées (HN)– dorsale sur les océans (10°W et 140°W)– thalweg sur les continents (70°W et 140°E)

• axe de vents forts sur le 30° plus rapide en hiver courant jet planétaire : le jet subtropical (JST dans l'hémisphère d’été)

– vents d’Est• Juillet : courant d’Est entre 20/25°N et 0° le Tropical Easterly Jet

(TEJ)

La CG sous l’angle des normales La CG sous l’angle des normales (1/2)(1/2)

FL300 janvier FL300 juillet

6

Premièrediapositive

• Au niveau mer (0m)– centres d’actions

• A polaires (renforcement l’hiver), D équatoriale

• zones océaniques : D sur les parallèles 60° (plus creuse l’hiver), A sur les parallèles 30°

• l’équateur météo joint les points de basses pressions de la zone équatoriale (décalage vers le Nord en juillet)

• vastes zones continentales Amérique du Nord, Asie : A hiver, D été

– vents d’Ouest• zones océaniques : entre les parallèles 60° et les parallèles 30°

(renforcés l’hiver)

– vents d’Est• entre A polaires et D 60° : «drainage» polaire de NE (HN) de SE (HS)

• zones océaniques : entre A 30° et équateur météo alizés de NE (HN) et de SE (HS); courant de NE sur l’Asie du sud et l’Afrique occidentale l’hiver et de SO (alizés déviés) l’été

La CG sous l’angle des normales La CG sous l’angle des normales (2/2)(2/2)

mer janvier mer juillet

Premièrediapositive

Dynamique de la circulation généraleDynamique de la circulation générale

8

Premièrediapositive

Bilan énergétiqueBilan énergétique

Inclinaison de l’axe de rotation

Excentricité de l’orbiteInégale répartition des terres, océans, calottes glacières

• +7% d’énergie solaire pour l’hémisphère nord

• bilan négatif au pôles• bilan positif vers l’équateur• basse troposphère «chaude»• haute troposphère «froide»

NECESSITE D’UN REEQUILIBRAGE– par transferts verticaux

– par transferts méridiens

9

Premièrediapositive

L’équateur météoL’équateur météo

0°

30°NJuilletJuillet

JanvierJanvier15°S

10

Premièrediapositive

Circulation méridienne en l’absence de Circulation méridienne en l’absence de rotation de la terrerotation de la terre

Réchauffement à la baseRefroidissementà la base

Refroidissementà la base

Equateur météorologiquePôle NPôle N Pôle SPôle SAA AADD

Courant de Sud Courant de Nord

convectionCourant de Nord Courant de Sud

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Premièrediapositive

Effet de la rotation de la terre (Coriolis)Effet de la rotation de la terre (Coriolis)

Equateur météoPôle NPôle N Pôle SPôle SAA AADD

En surface : déviation vers l’ouest (+ frottement)En surface : déviation vers l’ouest (+ frottement)

Vents de Nord-Est Vents de Sud-Est

En altitude : déviation vers l'estEn altitude : déviation vers l'estVents d'Ouest

"Coriolis" dévie sur la gauche HS"Coriolis" dévie sur la droite HN

12

Premièrediapositive

Limite du déplacement méridienLimite du déplacement méridien

• conservation du moment angulaire

Pôle

équateur

ParticuleParticule et observateurobservateur

fixes à l’équateur balayent la même aire pendant le

même temps t

ParticuleParticule partie de l’équateur se retrouve à 20 N avec une vitesse V vers l’Ouest et balaye dans le même temps t une aire qui doit être égale à celle balayée par l’observateurobservateur resté à l’équateur

tt

tt

tt

La particule tourne plus vite que la terre. Le calcul montre que la particule atteindrait dans son mouvement vers l’Ouest une vitesse supersonique irréelle. Cela impose donc une limite au déplacement méridien

13

Premièrediapositive

Limite du déplacement méridien Limite du déplacement méridien (cellules de Hadley)(cellules de Hadley)

• En considérant une vitesse maximum de 250 kt vers 35000 ft, celle-ci est atteinte par une particule, dans son déplacement méridien, aux alentours de la latitude 30°. – 30° constitue en moyenne une barrière infranchissable– on trouve vers cette latitude un maximum de vent d’Ouest en altitude– les particules «retombent» vers la surface formant une boucle appelée

cellule de Hadley

0

30S

30NCellules de Hadley

14

Premièrediapositive

30S

30N

0

Les zones tropicales en altitudeLes zones tropicales en altitude

janvier juillet

Jet Sub Tropical JST

30S

30N

0équateur météo H

équateur météo H

Tropical Easterly Jet TEJ

Jet Sub Tropical JST

Vent d’Ouest

Vent d’OuestVent d’Ouest

Vent d’Ouest

Vent d’Est

15

Premièrediapositive

Les zones tropicales en surfaceLes zones tropicales en surface

janvier juillet

30S

30N

0

A

A

Déquateur météo

alizés de Nord-Est

alizés de Sud-Est30S

30N

0

équateur météo

A

A

D

alizés de Nord-Est

alizés de Sud-Est

alizés déviés de Sud-Ouest

16

Premièrediapositive

Le courant jet subtropicalLe courant jet subtropical– planétaire, régulier, persistant– localisé du coté polaire de la cellule de Hadley, entre la tropopause

tropicale et la tropopause équatoriale– très présent en hiver (<60 kt l’été)– latitude : entre 20° et 40° de latitude (axe haut l’hiver)– direction : Ouest– vitesse : 120 à 150 kt (hiver)– altitude : 11-12 km, FL340-FL390, pression 250-200 hpa

le jet vue satellitele jet vue carte

17

Premièrediapositive

Le Tropical Easterly JetLe Tropical Easterly Jet– présent en juillet dans l’hémisphère Nord à haute altitude, de l’Asie

du Sud-Est vers l ’Afrique Occidentale (en liaison avec la mousson)– latitude : entre 5° et 15°N– direction : Est– vitesse : 80 à 90 kt dans les noyaux les plus forts– altitude : niveau > FL450

équateur météo

0yx

Himalaya

le vent souffle vers le lecteurx

équateur géographique

Inde

y

équateur météo

18

Premièrediapositive

Circulation ondulatoire des régions tempérées Circulation ondulatoire des régions tempérées (1/4)(1/4)

– la rotation de la terre limite fortement les déplacements méridiens– nécessité d’une continuité des échanges méridiens d’énergie entre

les cellules de Hadley et la circulation polaire• la mécanique gène fortement ces échanges

• l’accumulation de chaleur à l’équateur pousse à ces échanges

– il faut étaler le surplus de chaleur équatoriale et de froid polaire dans un nouvel arrangement

– cet arrangement se fait au niveau des régions tempérées sous l’effet d’une force de pression avec une composante zonale (Est-Ouest), créée par une alternance de maximum et de minimum de pression le long d’une même latitude

existence de dépressions et d’anticyclones aux latitudes extra-tropicales voisinant et interagissant avec le courant jet

19

Premièrediapositive

L L HH

J.S.T.J.S.T.

Circulation ondulatoire des régions tempérées Circulation ondulatoire des régions tempérées (2/4)(2/4) • force de pression zonale et alternance de minimum

et maximum de pression

équateur météo

20

Premièrediapositive

Circulation ondulatoire des régions tempérées Circulation ondulatoire des régions tempérées (3/4)(3/4) • vue climatologique

21

Premièrediapositive

• Mouvement ondulatoire par rotation et réchauffement différencié

A

B

a

a

a

ab b

bb

Circulation ondulatoire des régions tempérées Circulation ondulatoire des régions tempérées (expérience de Fultz) (expérience de Fultz) (4/4)(4/4)

liquide

paroi refroidie

paroi réchauffée

22

Premièrediapositive

Les régions polairesLes régions polaires

Pôle Nord

DD

Circulation dépressionnaire en altitude

Circulation anticyclonique en surface

AA

23

Premièrediapositive

équateur météorologique

cellules de Hadley

cellules polaires

ondes des latitudes moyennes

RésuméRésumé

Premièrediapositive

Climatologie des régions tropicalesClimatologie des régions tropicales

25

Premièrediapositive

L’équateur météo (juillet) : L’équateur météo (juillet) : structure nuageusestructure nuageuse

ETE BOREALETE BOREAL

Sur les zones océaniques : Zone de Convergence Inter Tropicale ZCIT

masse nuageuse «à cheval» sur l’équateur météoSur les zones continentales : (Front Inter Tropical FIT sur l’Afrique)masse nuageuse au sud de l’équateur météo

Z’

Z

Coupe verticale XX’

Y’

YCoupe verticale YY’

X’

X

Coupe verticale ZZ’

26

Premièrediapositive

L’équateur météo (janvier) : L’équateur météo (janvier) : structure nuageusestructure nuageuse

HIVER BOREALHIVER BOREAL

Sur les zones océaniques : Zone de Convergence Inter Tropicale ZCIT

masse nuageuse «à cheval» sur l’équateur météoSur les zones continentales : D continentales, structure particulière de l’équateur météo

structure nuageuse complexe liée à la convergence de flux d’origine différentes ainsi qu’à la géologie et au relief

27

Premièrediapositive

Les précipitations (juillet)Les précipitations (juillet)

RR>100mmRR>100mm

RR<3mm

RR<3mm

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Premièrediapositive

Les précipitations (janvier)Les précipitations (janvier)

RR>100mm

RR<3mm

RR<3mm

29

Premièrediapositive

Zones climatiquesZones climatiques

• Nuages et précipitations dans les régions d'ascendance

– zones équatoriale

– régions des latitudes tempérées

• Temps sec dans les régions de subsidence

– zones sub-tropicales

– régions polaires

30

Premièrediapositive

Janvier Juillet

0°

10°

35°

65°

0°

10°

35°

75°

40°

20°

10° 10°

TEMPÉRÉTEMPÉRÉContrôlé par les

perturbations extra-tropicales, vents

d'ouest dominants.MÉDITERRANÉEN

Été chaud et sec.Hiver pluvieux.

SUB-TROPICAL aride

SUB-TROPICAL aride

Désertique, chaud et sec, vents d'est

dominants.

Conditions anticycloniques, très froid et sec. En été, temps instable et précipitations en périphérie.

POLAIRE

Deux saisons des pluies.

Pluies abondantes et orages.

Température élevée et forte humidité.

ÉQUATORIAL

Sec en Hiver.Une saison des pluies en été.

SAVANE

Les climats : répartition saisonnière et Les climats : répartition saisonnière et conditions dominantesconditions dominantes

Circulation généraleCirculation générale

FINFINPremièrediapositive