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Cours 7 Processus isobariques : brouillard dévaporation.

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1 Cours 7 Processus isobariques : brouillard dévaporation

2 Cours 7 - 2 Table de matières Processus isobarique et diabatique Processus isobarique et diabatique Brouillard dadvection Brouillard dadvection Brouillard dévaporation Brouillard dévaporation Processus isobarique et adiabatique Processus isobarique et adiabatique Brouillard frontale Brouillard frontale La température du thermomètre mouillé La température du thermomètre mouillé

3 Cours 8 - 3 Brouillard dévaporation: de lair froid se déplace sur des étendues deau liquide ou de surfaces humides. Le brouillard ainsi formé est peu épais à moins que dautres facteurs interviennent. Saturation et condensation par apport de vapeur deau

4 Cours 8 - 4 Un phénomène analogue se produit au sein dune couche dair traversée par des précipitations qui sévaporent partiellement

5 Cours 7 - 5 Brouillard dévaporation Considérons, dans les basses couches atmosphériques, des particules dair humide, non saturé, en contact avec une étendue deau liquide: Air: T air, p, r, e Eau: T eau e < e w (T eau ) < e w (T air ) Quand e = e w (T eau ) lévaporation sarrête Pourquoi ? Conclusion : e < e w (T air ) Il ny aura pas de brouillard ! Cas 1 : T air > T eau

6 Cours 7 - 6 Brouillard dévaporation Air: T air, p, r, e Eau: T eau e < e w (T air ) < e w (T eau ) Cas 2 : T air < T eau Lair devient saturé quand e = e w (T air ) < e w (T eau ) Lévaporation continue, puisque il y a un gradient de pression de vapeur. Il y aura du brouillard !

7 Cours 7 - 7 Procédé isobarique et adiabatique Ce quil faut savoir: Adiabatique Isobarique Procédé isenthalpique Chaleur latente et enthalpie: Lois de Kirchhoff:

8 Cours 7 - 8 Procédé isobarique et adiabatique Système thermodynamique État initial: T, p, m, m v, m w État final: T, p, m, m v, m w dh = 0 Équation du procédé isenthalpique : démonstration

9 Cours 7 - 9 Procédé isobarique et adiabatique Équation qui relie les variables détat initiales et finales.

10 Cours 7 - 10 Procédé isobarique et adiabatique Avec les approximations habituelles

11 Cours 7 - 11 Température du thermomètre mouillé

12 Cours 7 - 12 Température du thermomètre mouillé La température du thermomètre mouillé est la température à laquelle lair peut être refroidi, en y évaporant de leau à pression constante et sans échange de chaleur avec lenvironnement, jusquà ce que lair soit saturé.

13 Cours 7 - 13 Pseudo température du thermomètre mouillé (dans le diagramme aérologique ) T aw On utilise ladiabatique saturée: 1) pour une particule à un niveau donné et point de rosée donné, soulevez adiabatiquement la particule jusquà saturation. 2) Descendez-la maintenant selon ladiabatique saturée jusquau niveau initial de la particule. p = 850 mb T = 10 °C r = 5 g/kg T aw ~ 6 °C

14 Cours 7 - 14 Pseudo température du thermomètre mouillé ( le téphigramme ) T aw Questions 1) Décrivez le processus thermodynamique quon vient de faire dans le T. 2) Quelle est la température la plus élevée: T w ou T aw ? Pourquoi? 3) Quelle est la température potentielle du thermomètre mouillé? Définition : la température qui aurait une particule dair saturée après avoir subit une compression (détente) adiabatique jusquà la pression de 1000 hPa.

15 Cours 7 - 15 Température équivalente T e

16 Cours 7 - 16 Température équivalente T e La température équivalente est définie comme la température que lair humide atteindrait si cet air était complètement séché, par condensation de toute sa vapeur deau, suivant un processus isenthalpique.

17 Cours 7 - 17 Pseudo température équivalente T ae 1) Pour une particule à un niveau donné et point de rosée donné, soulevez la particule jusquà saturation. 2) Continuez le soulèvement selon une adiabatique saturée jusquau niveau où cette courbe a la même pente que les adiabatiques sèches. 3) Redescendez jusquau niveau de pression original en suivant une adiabatique sèche. p = 850 mb T = 10 °C r = 5 g/kg T ae ~ 23,5 °C

18 Cours 7 - 18 Pseudo température équivalente T ae Questions 1) Décrivez le processus thermodynamique quon vient de faire dans le T. 2) Quelle est la température la plus élevée: T e ou T ae ? Pourquoi? 3) Quelle est la température potentielle équivalente?

19 Cours 7 - 19 Représentation d un processus isenthalpique (diagramme eT)

20 Cours 7 - 20 Représentation d un processus isenthalpique (diagramme eT)

21 Cours 7 - 21 Température du thermomètre mouillé Le psychromètre La température du thermomètre mouillé est la température à laquelle lair peut être refroidi, en y évaporant de leau à pression constante et sans échange de chaleur avec lenvironnement, jusquà quil soit saturé.

22 Cours 7 - 22 Température du thermomètre mouillé Le psychromètre Le psychromètre nous donne T et T w TwTwTwTw T Nous pouvons alors calculer T D

23 Cours 7 - 23 Température du thermomètre mouillé: la température de rosée et de frimas Cest léquation psychrométrique. Le coefficient c pd / l v est appelé constante psychrométrique.

24 Cours 7 - 24 Température du thermomètre « gelé »: la température de gelée blanche

25 Cours 8 - 25 Refroidissement de lair par évaporation de la pluie Leffet de température du thermomètre mouillé est la principale cause de la chute de température observée lorsque la précipitation commence. Dans latmosphère réelle la température du thermomètre mouillé est une bonne estimation de la température après la pluie (tant que lair est saturé).

26 Cours 8 - 26 Refroidissement de lair par évaporation de la pluie : brouillard frontal Brouillard Nuage Airfroid Air froid Brouillard Air chaud

27 Cours 7 - 27 Prévision de brouillard 1. Air saturé à la surface 1. Air saturé à la surface 2. Nuits de ciel clair 2. Nuits de ciel clair 3. Sol et végétation trempés 3. Sol et végétation trempés 4. Vents légers 4. Vents légers 5. Faible advection dair chaud de type polar maritime ou tropical maritime. 5. Faible advection dair chaud de type polar maritime ou tropical maritime. 6. Température du point de rosée élevée 6. Température du point de rosée élevée 7. Faible précipitation saturant la couche limite. 7. Faible précipitation saturant la couche limite. 8. Vent provenant dune source dhumidité. 8. Vent provenant dune source dhumidité. 9. Vents de pente (ascendants). 9. Vents de pente (ascendants).

28 Cours 7 - 28 Exercice dapplication p (hPa) T(°C) 1020 990 990 900 900 850 850 800 800111210 6 2 Td (°C) 9 7 4 2 -5 -5 I - Tracez les profils de température et du point de rosée II - Considérez lair au niveau de 900 hPa. Déterminez : 1)Sa température potentielle 2)Son humidité relative, U 3)La température du thermomètre mouillé, T wa 4)La température potentielle du thermomètre mouillé, wa 5)La température équivalente T ea 6)La température potentielle équivalente, ea

29 Cours 7 - 29 p (hPa) T(°C) 1020 990 990 900 900 850 850 800 800111210 6 2 Td (°C) 9 7 4 2 -5 -5 Exercice dapplication I - Tracez les profils de température et du point de rosée

30 Cours 7 - 30 p (hPa) T(°C) 1020 990 990 900 900 850 850 800 800111210 6 2 Td (°C) 9 7 4 2 -5 -5 Exercice dapplication I - Tracez les profils de température et du point de rosée II - Considérez lair au niveau de 900 hPa. Déterminez : 1)Sa température potentielle, 18,5 °C 2)Son humidité relative, U, 5,6/8,5 x 100 ~ 66 % 3)La température du thermomètre mouillé, T wa ~ 6,5 °C 4)La température potentielle du thermomètre mouillé, wa ~11 °C 5)La température équivalente T ea ~ 26 °C 6)La température potentielle équivalente, ea ~ 35 °C

31 Cours 7 - 31 Brouillard dadvection Lisbonne : Le pont 25 avril, 2007

32 Cours 7 - 32 Brouillard dévaporation

33 Cours 7 - 33 Brouillard urbain Ice fog blankets downtown Winnipeg in the early morning of January 30, 2004. The temperature was - 40°C. Water vapor coming from buildings, cars and industry brings the cold air to saturation and builds up as fog. Attribution: copyright 2004 T. Turrittin

34 Cours 7 - 34 Brouillard de pente

35 Cours 7 - 35 À venir … Lascension adiabatique


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