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Plan 1. Les différentes échelles de latmosphère 2. Sources dénergies nécessaires à la formation des ondes équatoriales et des perturbations tropicales.

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1 Plan 1. Les différentes échelles de latmosphère 2. Sources dénergies nécessaires à la formation des ondes équatoriales et des perturbations tropicales 3. Climats tropicaux déchelle régionale 4. Ondes équatoriales piégées et oscillations déchelle planétaire (MJO,QBO) 5. Modèles conceptuels de perturbations tropicales déchelle synoptique de lhémisphère dété 6. Interactions entre tropiques et moyennes latitudes 7. El Niño

2 Définition dune perturbation tropicale : Système tropical composé de convection en apparence organisée sur un diamètre variant généralement entre 200 et 600 km et restant une entité discrète (convection non noyée dans la masse). Ces systèmes prennent naissance sous les tropiques ou subtropiques et leur caractère mobile ne présente cependant pas les caractéristiques des fronts des moyennes latitudes. Il doit maintenir son identité pendant au moins 24 heures pour être considéré comme une perturbation tropicale Ce système nest pas nécessairement associé à une perturbation dans le champ de vent. Les perturbations associées à des modifications dans le champ de vent et progressant sous les tropiques dEst en Ouest sont nommées Ondes dEst. sommaire chap.5 Chap 5. Modèles conceptuels de perturbations tropicales déchelle synoptique de lhémisphère dété

3 perturbation tropicale dépression tropicale tempête tropicale cyclone tropical Un exemple dévolution dune perturbation tropicale sur lAtlantique en été : sommaire chap.5 Chap 5. Modèles conceptuels de perturbations tropicales déchelle synoptique de lhémisphère dété Source : site internet de la NOAA daprès Chris Landseahttp://www.nhc.noaa.gov

4 5.1 Ondes dEst (Caraïbes, Pacifique) 5.2 Thalweg Tropical de Haute Troposphère (TUTT) 5.3 Dépression de mousson 5.4 Cyclone de moyenne troposphère 5.5 Dépression tropicale 5.6 Cyclone tropical sommaire général Chap 5. Modèles conceptuels de perturbations tropicales déchelle synoptique de lhémisphère dété

5 Origine : onde dEst africaine qui a traversé lAtlantique Occurrence/ fréquence : de mai à novembre et 1 onde passe aux Antilles tous les 3 à 4 jours, soit ~ 60 sur la saison Vitesse de phase = -5 à -8 m/s Longueur donde horizontale ~ 3000 km Convection renforcée en général sur le flanc E. du thalweg sommaire chap Ondes dEst aux Caraïbes Modèle donde dest. en haut) coupe verticale est-ouest; en bas) lignes de courant entre et pieds (trait plein) et isobares surface (tireté). Distribution de Convergence de surface (CONV) et DIV en surface (DIV). Sources : daprès Carlson et Lee (1978), Atkinson (1971) et Riehl (1945)

6 Signal maximum de londe : entre 500 hPa et 700 hPa Inclinaison verticale du thalweg -au-dessous de 700 hPa, inclinaison vers lO. avec laltitude (cette inclinaison nest pas représentée sur cette figure !) -au-dessus de 700 hPa, inclinaison vers lE. avec laltitude Coupe chronologique verticale, vents en kt, T en °C (trait plein) et humidité spécifique en g/Kg (en tiretés), W pour chaud, C pour froid. Source : Cadet, 1990, daprès Riehl, 1967 sommaire chap Ondes dEst aux Caraïbes

7 5.1 Ondes dEst du Pacifique Linclinaison verticale du thalweg : -La structure des ondes dEst évoluent systématiquement lorsquelles traversent le Pacifique avec un thalweg incliné vers lE. sur le Pacifique E., vertical sur le Pacifique Central, incliné vers lO. sur le Pacifique O. - Cette évolution est probablement liée à linversion du cisaillement vertical du vent entre le Pacifique E. (dirigé vers lO.) et le Pacifique O. (dirigé vers lE.). Pacifique Ouest (170°E à 120°E) : - Longueur donde horizontale = 3500 à 4000 km - Période = 6 jours - Vitesse de phase = -9 m/s - En basse troposphère (800 hPa), 1 er pic de fluctuation de vent jusquà 3 à 4 m/s avec forte convergence - En haute troposphère (175 hPa), 2 nd pic de fluctuation de vent jusquà 2 à 3 m/s avec forte divergence - En moyenne troposphère (500 à 300 hPa) : pas de fluctuation de vent Pacifique Est (80°E à 170°E) : - Longueur donde horizontale = 3000 à 3500 km - Période = 4 à 6 jours - Vitesse de phase = -5 à -7 m/s - En surface, on observe une fluctuation de vent jusquà 4 m/s - En haute troposphère, fluctuation de vent moins importante sommaire chap.5

8 5.1 Ondes dEst africaines Chap 5.2 TUTT sommaire chap.5 Les ondes dest africaines sont traitées dans le cadre de la mousson africaine (chap 3.4.2)

9 5.1 Ondes dEst (Caraïbes, Pacifique) 5.2 Thalweg Tropical de Haute Troposphère (TUTT) 5.3 Dépression de mousson 5.4 Cyclone de moyenne troposphère 5.5 Dépression tropicale 5.6 Cyclone tropical sommaire général Chap 5. Modèles conceptuels de perturbations tropicales déchelle synoptique de lhémisphère dété

10 Occurrence et localisation : en été, sur lAtlantique Nord, un thalweg de haute troposphère, orienté quasi-zonalement OSO/ENE, est visible en circulation moyenne mensuelle (et donc pas nécessairement visible tous les jours !) Lignes de flux à 200 hPa, moyennée en août (75-91). Source : Fitzpatrick et al., 95 sommaire chap Thalweg Tropical de Haute Troposphère (TUTT)

11 Hypothèses de formation -Ce thalweg de haute troposphère se formerait dans des régions privilégiées où latmosphère des moyennes latitudes interagit fortement avec latmosphère tropicale - processus détaillé : lorigine des TUTT pourrait être liée aux déferlements successifs dondes de Rossby (RWB) quon observe en été au milieu des océans (région appelée surf zone). Chaque événement RWB saccompagne dune intrusion dair stratosphérique (fortes valeurs de TP et faible humidité) dans la troposphère tropicale sommaire chap Thalweg Tropical de Haute Troposphère (TUTT) Lignes de flux à 200 hPa, moyennée en août (75-91). Source : Fitzpatrick et al., 95

12 Événement RWB entre 27/05 06TU et 29/05/98 18TU; Réanalyse ERA15 du CEP. PVU sur la surface 350°K (~ 100 hPa). Source : Scott, 2002 Fort TP RWB Cut-off of Fort TP Cut-off of Fort TP 5.2 TUTT et déferlement donde de Rossby (RWB)

13 Événement RWB : zoom sur le 27/05/98 18TU Réanalyse ERA15 du CEP - PVU sur la surface 350°K. Source : Scott, 2002 Cut-off de fort TP (en valeur absolue car HS) : air stratosphérique Cut-off de bas TP : air troposphérique 5.2 TUTT et Déferlement dOnde de Rossby (RWB) La convection profonde se produit à lavant (en aval) de la RWB, au NE de la TUTT cell, dans lair chaud et le flux divergent de haute troposphère

14 La convection profonde se produit en amont de la RWB, au NE de la TUTT cell, dans lair chaud et le flux divergent de haute troposphère. 5.2 TUTT et Déferlement dOnde de Rossby (RWB) exemple de RWB sur lAtlantique Sud Géopotentiel et vent sur la surface 2 PVU le 04/02/04, 12 TU Source : analyse du CEP 1.5. Météo-France

15 Lignes de flux à 200 hPa, moyennée en août Source : daprès Sadler, 75 - Le long de laxe du TUTT, comme latmosphère est très sèche, on observe un très fort refroidissement radiatif (-6K/jour), qui implique à son tour, une forte subsidence à échelle synoptique (- 2 cm/s). Rappel : cf. équation de thermo. aux tropiques liant chauffage et VV sommaire chap Thalweg Tropical de Haute Troposphère (TUTT)

16 5.2 TUTT cells ou TUTT lows Définition dun TUTT cell: Vortex à cœur froid observé en haute troposphère le long de laxe climatologique du TUTT perturbant latmosphère tropicale parfois jusquen surface (le cas échéant, une dépression subtropicale se développe et plus rarement une tempête tropicale). Vitesses verticales : Dans le vortex, subsidence maximale à 300 hPa doù un ciel clair (ou cumulus isolé) et fort refroidissement radiatif Noyau froid Noyau froid : maximum à 300 hPa, Tourbillon cyclonique : Tourbillon cyclonique : maximum à 200 hPa Convection profonde : située à lavant (en aval) du vortex dans lair chaud et divergent de haute tropo, soit au SE du vortex en hémisphère N. (resp. NE en hémi- sphère S.) Anomalies VV, en microbars/s hPa Source : Whitfield, 92

17 Autres caractéristiques des TUTT cell: Déplacement : stationnaire ou vers lO. (dans les deux hémisphères) entre 0 et 6° de l longitude par jour Durée de vie : 2 à 31 jours !! Pression surface : la chute de pression en surface dépend de linteraction entre la haute troposphère (intrusion de fort TP) et la basse troposphère (ligne de convergence couplée à de fortes valeurs de tpw..) Études possibles : Un événement TUTT semble être lié à une intrusion dair stratosphérique dans la troposphère tropicale (en liaison avec les déferlements donde de Rossby ? ) si le lien est réellement prouvé, des valeurs de Tourbillon Potentiel >2 PVU sur la surface isentrope 350°K seraient un traceur correct des TUTT cell 5.2 TUTT cells ou TUTT lows sommaire chap.5

18 Relation entre TUTT cell et cyclone tropical : - Un TUTT cell détruit un cyclone tropical lorsque le cisaillement vertical (induit par la TUTT cell) est supérieur à 12m/s entre la surface et 200 hPa - Au-dessous de ce seuil, lintensité du cyclone tropical peut être renforcée lorsque ce dernier se situe sur la face E. dun TUTT cell, cest-à-dire dans lair chaud et divergent de haute troposphère Chap 5.3 :dépression de mousson 5.2 TUTT cells ou TUTT lows sommaire chap.5

19 5.1 Ondes dEst (Caraïbes, Pacifique) 5.2 Thalweg Tropical de Haute Troposphère (TUTT) 5.3 Dépression de mousson 5.4 Cyclone de moyenne troposphère 5.5 Dépression tropicale 5.6 Cyclone tropical sommaire général Chap 5. Modèles conceptuels de perturbations tropicales déchelle synoptique de lhémisphère dété

20 5.3 Dépression de mousson Les dépressions de mousson sont traitées dans le cadre de la mousson indienne (chap3.4.1) On observe aussi des dépressions de mousson sur le Nord de lAustralie (Golfe de Carpentarie) mais elles sont peu documentées.

21 5.1 Ondes dEst (Caraïbes, Pacifique) 5.2 Thalweg Tropical de Haute Troposphère (TUTT) 5.3 Dépression de mousson 5.4 Cyclone de moyenne troposphère 5.5 Dépression tropicale 5.6 Cyclone tropical sommaire général Chap 5. Modèles conceptuels de perturbations tropicales déchelle synoptique de lhémisphère dété

22 Les cyclones de moyenne troposphère sont traités dans le cadre de la mousson indienne (chap3.4.1) chap 5.5 : dépression tropicale 5.4 Cyclone de moyenne troposphère

23 Bibliographie chap 5 (sauf 5.5 et 5.6) - Atkinson, G. D : Forecaster guide to tropical meteorology. Rapport technique 240,U.S. Air Weather Service. -Cadet, D.,L.,1990 : synoptic distrubances in the tropics. Compte rendu du cycle détude sur les interactions entre milieux tropicaux et extratropicaux, septembre 1990, ECMWF, Royaume- Uni, P Carlson, T. N., Lee, J. D., 1978 : Tropical Meteorology. Pennsylvania State University, Independent Study by Correspondence, University Park, Pennsylvania, 387 pp. - Fitzpatrick, P. J. et al., 1995 :A systematic bias in the Aviation models forecast of the Atlantic Tropical Upper Tropospheric Trough : Implications for tropical cyclone forecasting. Weather Forecasting, Vol.10, p Riehl, H., 1945 : Waves in the easterlies and the polar front in tre tropics. Miscellaneaous Reports, N°17, Department of Meteorology, University of Chicago, Chicago, Illinois. -Riehl, H., 1967 : Varying structure of waves in the esaterlies. Compte-rendu du colloque international sur la dynamique des processus atmosphériques de grande échelle, juin 1965, Mouscou, p Sadler, J. C., 1975 :Upper tropospheric circulation over the global tropics, Hawaï Univ. Honolulu. Dept. Of Meteorology, UHMET-75-05, 35 p. - Scott, R. K. and J.-P. Cammas, 2002 : Wave breaking and mixing at the subtropical tropopause. Journal of the Atmos. Sci.. Vol. 59, p Whitfield, M. B. and S. W. Lyons, 1992 : An Upper Tropospheric Low over Texas during summer. Weather Forecasting, Vol.7, p


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