La stabilité verticale

Présentation au sujet: "La stabilité verticale"— Transcription de la présentation:

1 La stabilité verticale

2 Effet de ls subsidence sur la stabilité
w’ w

3 Critère de stabilité Soit
Le gradient thermique de la particule en ascension Le gradient thermique de l ’air qui descend

4 Exemples A ’ > A, w’ < w ?

5 Exemples A > A ’, w ’> w ?

6 Exemples Absolument instable

7 Exemples Absolument stable

8 Entraînement Jusqu ’à maintenant nous avons supposé qu ’il
n ’y a pas de mélange entre une particule d ’air et l ’environnement. Au niveau de convection libre, la particule serait instable et il aurait de formation de cumulus. Le sommet de nuage se situerait au tour du niveau d ’équilibre ...

9 Formation de nuages de type cumulus
T(p) T’(p) pNE Niveau d ’équilibre A+ pNCL Niveau de convection libre pNCA Niveau de condensation par ascension A- p0 TD TD Niveau de référence

10 Entraînement On sait cependant que le mélange entre les
particules d ’air nuageux et l ’air environnant n ’est pas négligeable, surtout au sommet de la masse en ascension (turbulence dynamique et thermique…) On appelle entraînement l ’incorporation dans le nuage d ’une certaine masse de l ’air environnant pendant le déplacement vertical des masses nuageuses. On parlera de détraînement quand des parties du nuage se détachent du nuage et s ’évaporent à cause du mélange avec l ’air environnant qui est,en générale, plus sec et plus froid.

11 Entraînement Le processus thermodynamique qui correspond a ce
phénomène est un processus qui peut être divisé en deux sous processus: 1) mélange avec condensation / évaporation 2) ascension pseudo adiabatique

12 Entraînement 1) mélange isobarique avec condensation / évaporation
masse d ’air environnant: dm = dmd + dmv, T ’, p, r ’ Masse d ’air nuageux m = md + mv + mw

13 Changement de température du à l ’entraînement:
Puisque le processus est pseudo adiabatique tout la chaleur mise en jeu est puisée dans l ’énergie interne du système De la première loi de la thermodynamique

14 Changement de température du à l ’entraînement:
DEMO

15 Gradient thermique d ’une particule avec entraînement
Coefficient d ’entraînement

16 Taux de refroidissement adiabatique

17 Taux de refroidissement adiabatique pour l ’air humide saturé

18 Gradient thermique d ’une particule avec entraînement
T ’ = température de l ’air environnant

19 Entraînement

20 Représentation dans le téphigramme
Transparents pp 53 et 54 ET

21 Taux de précipitation maximum
Taux de précipitation R : La quantité de masse d ’eau qui traverse la surface unitaire, par unité de temps. R [kg m-2 s-1] R [mm h-1] 1 m2

22 Taux de précipitation maximum
Considérons une masse d ’air saturée: La masse d ’air est en convection et monte à une vitesse w Quelle est le taux maximum de précipitation que nous pouvons avoir provenant de ce nuage ?

23 Taux de précipitation maximum
1) Toute l ’eau que se condense précipite + 2) Il n ’y a pas d ’entraînement ni des échanges de chaleur avec l ’environnement Processus pseudo adiabatique

24 Taux de précipitation maximum
Processus pseudo adiabatique Équation hydrostatique

25 Taux de précipitation maximum

26 Taux de précipitation maximum
Si la particule d ’air se déplace une vitesse w dz = wdt

27 Taux de précipitation maximum
Taux de précipitation : quantité d ’eau précipitant par unité de surface et par unité de temps

28 Taux de précipitation maximum
est numériquement égale à [1 mm] Pourquoi ?