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3.4.1 Mousson indienne 3.4.2 Mousson dAfrique de lOuest 3.4 Circulations de mousson sommaire chap.3.

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1 3.4.1 Mousson indienne Mousson dAfrique de lOuest 3.4 Circulations de mousson sommaire chap.3

2 La Mousson dAfrique de lOuest peut être étudiée, soit : -à méso-échelle : échelle temporelle de lordre de la journée et échelle spatiale de lordre de quelques centaines de km (MCS symbolisé par ). A cette échelle spatio- temporelle, la ZCIT associée à la MAO peut être inactive pendant plusieurs jours consécutifs. -à grande échelle : échelle temporelle de lordre du mois et spatiale de lordre de quelques milliers de km (ZCIT symbolisée par ). La position climatologique de la ZCIT correspond à la trajectoire moyenne des MCS. Animation IR sur lAtlantique-Afrique en cliquant sur sommaire mousson Mousson dAfrique de lOuest (MAO) Image de vapeur deau, 17/06/97 Canal vapeur deau, Météosat, 17/06/97

3 Jet dEst Africain (JEA) vers 15°N de juillet à sept. ; ff=20 à 30 kt entre hPa Occurrence de Couches dAir Saharienne ou Saharan Air Layer (SAL) entre m au-dessus du Sahara (plus de détails ) Dépression thermique ou Heat low vers 25°N sur le Sahara (T max à 1500 m.) Langue deaux fraîches dans le Golfe de Guinée : chute de 1 à 2°C de TSM à cause de laccélération des alizés qui renforcent lupwelling équatorial En interaction avec tous ces éléments, la ZCIT située vers 10-12°N en juillet/août sur lAfrique de lO. ANASYG tropical : sommaire mousson Source : Thorncroft, 2001

4 Définition du JEA : Circulation caractéristique de la moyenne troposphère (entre 600 et 700 hPa) entre la Mer Rouge (50°E) et lAtlantique E. (40°W), soit sur près de km ! Occurrence : - le JEA sobserve pendant toute la période de mousson dété, de fin avril à fin octobre. -e n hiver, ce flux dest sétablit le long de la côte africaine (5°N) mais devient trop faible (10kt) pour conserver son appelation de JEA. Localisation -l e JEA prend naissance sur la Mer Rouge et disparaît sur lAtlantique Ouest -en régime de pré-mousson (mai-juin) et de retrait (fin août à octobre), le JEA se situe vers 10°N; en régime de mousson (juillet-août), il se situe vers 15°N Mousson dAfrique de lOuest : Jet dEst Africain (JEA) <- 6 m/s 40°W 0°W 40°E sommaire mousson Source : Thorncroft, °N 20°N Equ. 15°N Vent zonal (m/s) à 600 hPa 15°N

5 Force (moyenne mensuelle en juillet) -18 kt sur lAfrique de lEst (50°E), -diminue sur lAfrique Centrale (15kt entre 20/30°E) -est maxi. sur lAfrique de lO. (22kt entre 0°W/40°W) Lorigine du renforcement des vents dest pendant la mousson dété est thermique. En été, le gradient horizontal de température est dirigé vers le pôle entre la surface et 700 hPa, puisquil fait plus chaud sur le Sahara (50°C en surf.) que sur le Golfe de Guinée (25°C en surf.). Daprès la règle du vent thermique, ce gradient méridien de température génère un cisaillement vertical de vent dest (doù le renforcement des vents dest en été) Mousson dAfrique de lOuest : Jet dEst Africain (JEA) Vent à 600 hPa seuillé à 15 kt. Source : Analyse Arpège 1.5 du 18/07/2005 équateur 10°N sommaire mousson

6 Questions en suspens ? - interaction entre MCS - onde dest; un MCS peut-il être à lorigine dune onde dest ? - le relief (Corne de lAfrique, lAïr) peut-il initier des ondes dest ? - Sur le flanc sud (12°N) du JEA : le cisaillement horizontal de vent est favorable au développement des ondes dest car il est orienté de sens opposé (vers louest) à linclinaison horizontale de laxe des thalwegs-dorsales des ondes dest (orienté vers lest). - Sur le flanc nord (17 à 25°N) du JEA : formation dondes dest vers 900 hPa par instabilité barocline et barotrope combinée (en cours de recherche); λ ~ 6000 km et τ=6/9 j Mousson dAfrique de lOuest lien entre JEA et onde dest africaine en savoir plus : article sur la formation donde dest africaine JEA hPa orientation SO/NE de laxe des thalwegs 12°N 14°N Est Nord ShSh ShSh : onde dest z

7 Une onde dest africaine prend naissance tous les 3-5 jours entre juin et octobre sur la Corne de lAfrique (13°N/30°E), sintensifie à louest de cette longitude (Tchad/ Centrafique) et devient maximale vers 15°W avant de saffaiblir au milieu de lAtlantique (40°W) ; certaines atteignent les Caraïbes où elles se réintensifient (à lorigine de 50 % des dépressions tropicales) ; équateur Mousson dAfrique de lOuest : carte didentité des ondes dest africaines au sud du JEA (1/2) sommaire mousson équateur 10°N 20°N 0°W 20°E 40°E

8 Période ~ 3-5 jours Vitesse de phase ~ - 8 m/s Longueur donde horizontale ~ 2500 km orientation SW-NE de laxe horizontal des thalweg-dorsale Dégradation du temps en général sur la face Ouest du thalweg 12°N y équateur JEA Mousson dAfrique de lOuest : carte didentité des ondes dest africaines au sud du JEA (2/2) sommaire mousson À gauche : ligne de flux et inclinaison du thalweg à 700 hPa; À droite: Profil méridien de u et latitude du maximum de londe (12°N). Source : Carlson et Lee, 1978

9 Analyse dune onde dest : - lignes de flux et vent à 850 hPa (circulation de flux fermée) ou à 700 hPa (circulation en forme de sinusoïde). - TA en coupe verticale - TP à 315 K (700 hPa) -En haute tropo, le signal de londe (sous forme de vent) disparaît 11°N Ligne de flux et vent. T pour Thalweg et R pour Dorsale. Source : Reed, Mousson dAfrique de lOuest : onde dest africaine Thalweg dondes dest 11°N ANASYG tropical :

10 Structure composite : - pluie, nuages sur la face ouest du thalweg - divergence à 200 hPa et convergence à 850 hPa sur la face ouest du thalweg T= Thalweg R= Dorsale 11°N Mousson dAfrique de lOuest : onde dest africaine sommaire mousson Analyse composite des ondes dest (en coupe x-y). T pour Thalweg et R pour Dorsale. Source : Reed, 1977

11 Chronologie du déplacement des ondes dEst sur lAtlantique facilitée par lexploitation de diagrammes hovmöller dimages satellites (rubrique : 5-day Satellite hovmöller Diagrams) Luniversité dAlbany aux USA a mis au point, à partir des analyses de modèle, un tracé automatique des ondes dest, du JEA, du PV à 315 K (~700 hPa), des champs de CAPE- CIN, du cisaillement vertical de vent en basses couches etc.. 5°N 10°N 15°N Thalwegs dondes dEst visibles au niveau des brusques rotations de vent 2 ondes dest sur le flanc sud du JEA Lignes de flux et vent à 700 hPa, le 16/09/74 à 12TU : Lignes de flux et vent à 700 hPa : Mousson dAfrique de lOuest : onde dest africaine sommaire mousson

12 Jet dEst Africain (JEA) vers 15°N de juillet à sept. ; ff=20 à 30 kt entre hPa Occurrence de Couches dAir Saharienne ou Saharan Air Layer (SAL) entre m au-dessus du Sahara Occurrence de Couches dAir Saharienne ou Saharan Air Layer (SAL) entre m au-dessus du Sahara Dépression thermique ou Heat low vers 25°N sur le Sahara Dépression thermique ou Heat low vers 25°N sur le Sahara Langue deaux fraîches dans le Golfe de Guinée : chute de 1 à 2°C de TSM à cause de laccélération des alizés qui renforcent lupwelling équatorial ZCIT située vers 10-12°N en juillet/août sur lAfrique de lO Phénomènes pilotant la MAO en juillet/août sommaire mousson Source : Thorncroft, 2001

13 -Début mai, la ZCIT migre brusquement de 2°N à 5°N : cest la phase de pré- mousson appelée pré-onset - Fin juin, la ZCIT migre brusquement de 5°N à 10°N : cest la phase de début de mousson appelée onset - Le retrait de la ZCIT vers léquateur est linéaire entre fin août et octobre : cest la phase de fin de mousson dété « Onset » « retrait » « Pré-onset » Pluies journalières (en mm) : Mousson dAfrique de lOuest variation saisonnière de la ZCIT : pré-onset, onset, retrait sommaire mousson Pluies moyennées entre 10°E- 10°W Source : Sultan et al., 2003

14 10°S Eq 10°N 20°N 30°N 40°N vent zonal (07/2000) vent zonal (06/2000). 10°S Eq 10°N 20°N 30°N 40°N Onset : fin juin 1. Chute de TSM (de 26 à 24°C) et hausse de la pression mer dans le Golfe de Guinée. 2. Parallèlement, T surf augmente sur Sahara et la dépression thermique se creuse gradients horizontaux de pression et tempé augmentent entre Sahara et Golfe de Guinée. 3. Accélération du flux de mousson (10/20 kt) et hausse du gradient méridien de θw 4. ZCIT migre de 5°N à 10°N en qq jours (~ 24 juin). JEA migre vers 15°N, TEJ vers 10°N, JOST vers 40°N. Pré-onset : mai et début juin ZCIT : 5°N JEA : 10°N TEJ : équateur JOST : 30°N flux de mousson : 5/10kt JOST TEJ JEA harmattan mousson FIT ZCIT 10°S 40°N a d FIT mousson TEJ JOST JEA ZCIT Mousson Afrique O. : lonset simulé par méso-NH, 2D sommaire mousson Source : Peyrillé, 2004

15 FIT (Front InterTropical) = ligne de discontinuité dans le champ de flux (vent de NE au nord du FIT, vent de SO au sud du FIT) et dhumidité (zone de fort gradient horizontal de θw ou de point de rosée au niveau du FIT). Au niveau de la trace au sol du FIT, on observe souvent de la convection sèche au sein de la couche limite. Le FIT est penché en août et redevient vertical en février. Synthèse climatique méridienne le long du méridien de Greenwich pour les mois de juillet- août Source : daprès Fontaine,1989 et Germain, Mousson dAfrique de lOuest : modèle conceptuel 2D (vertical/ méridien) sommaire mousson d a

16 Centaines km large déplacement des lignes de grain en Afrique W E jusquà 1000km de long Définition (1) : -Système Convectif de méso-échelle organisé en ligne qui peut atteindre 1000 km de long et des centaines de km de large (lenclume). -Durée de vie : 12 à 36 h >> vie dun CB (maxi 1 heure). -Peut générer un tourbillon cyclonique, vers 3 km, après quelques dizaines dheures de vie et donner naissance plusieurs jours plus tard à une tempête tropicale au milieu de lAtlantique Mousson dAfrique de lOuest : ligne de grain (LG) Modèle conceptuel de la ligne de grain. Source : Lafore, 2004.

17 Centaines km large jusquà 1000km de long déplacement des lignes de grain en Afrique W E Définition (2): -Phénomènes violents associés : vent, éclairs, tornade au front de rafale, fortes pluies pendant 10 à 30 minutes -Les quantités de pluies recueillies dans une LG sont faibles dans les régions du Sahel (au maxi. quelques dizaines de mm parce quune grande partie est évaporée par la présence dair très sec en moyenne troposphère) mais les quantités augmentent dans les régions situées au sud du Sahel (jusquà 100 mm). Les LG sobservent surtout entre 8°N-18°N Mousson dAfrique de lOuest : ligne de grain (LG) Modèle conceptuel de la ligne de grain. Source : Lafore, 2004.

18 déplacement des lignes de grain en Afrique W E Lorsque la LG atteint un stade mature (au bout de qq heures), un jet peut se développer en moyenne tropo. Ce jet se dirige toujours de l'arrière vers l'avant du système : en anglais, il sappelle 'Rear Inflow Jet' (RIJ). Lorigine du RIJ est liée à lapparition dun gradient horizontal de pression. La dépression, située à lavant de la LG vers 3000 m daltitude, est liée à une bulle dair chaud crée par condensation. La surpression, située à larrière de la LG sous lenclume, est liée à lévaporation des pluies qui génère un refroidissement. Le RIJ est un phénomène dangereux pour laéronautique (rafale jusquà 60 kts). Parfois, le RIJ peut atteindre le sol au niveau de la ligne convective. RIJ d a Mousson dAfrique de lOuest : ligne de grain (LG) Centaines km large jusquà 1000km de long Modèle conceptuel de la ligne de grain. Source : Lafore, 2004.

19 5 critères favorables pour le développement : 3. Un fort cisaillement vertical de vent en basses couches (>10 m/s entre SFC-3km) augmente la durée de vie et lintensité de la LG car il retarde le développement de la partie stratiforme ; il existe donc des LG sans cisaillement mais elles vivent moins longtemps. NB : seule la composante du cisaillement perpendiculaire à lorientation de la ligne de grain est efficace 2.En cas de forte CAPE, lintrusion dair sec en moyenne tropo (~ 600 hPa) organise la convection : lévaporation donne naissance à de puissants courants subsidents (downdrafts) et à un courant de densité très dynamique en basse troposphère. La provenance géographique de lair sec est très variable dune année sur lautre (Roca, 2005 ) : en 84, il venait du sud (10°N hPa), en 92 il venait du nord (20-40°N et hPa). En général, lair sec provient des moyennes latitudes (40 à 50°N) et subside le long du JOST en suivant lisentrope K. En cas de faible CAPE (plaine, océan, forte convection la veille etc.), une intrusion dair sec en moyenne troposphère peut stopper la convection pendant plusieurs jours (CIN trop forte). 1.Lair chaud et humide en basses couches (SFC-700 hPa) joue le rôle de carburant : fortes θw ou θe ou fortes CAPE Mousson dAfrique de lOuest : ligne de grain (LG) sommaire mousson

20 5 critères favorables pour le développement (suite..) : 5. Conditions synoptiques favorables : sur la face ouest dun thalweg donde dEst - activité de la LG renforcée (zone de convergence de basses couches) - la LG se déplace plus rapidement que londe dest 4. Conditions de surface favorables : -plus souvent observées sur terre que sur mer -naissent plus souvent en montagne quen plaine Mousson dAfrique de lOuest : ligne de grain (LG) sommaire mousson

21 Impact du cisaillement vertical sur lintensité Faible cisaillement vertical Coupe verticale-horizontale. Réflectivité (faible en bleu ; forte en rouge), vecteurs vents et limite du nuage (trait vert). Source : COMET® Fort cisaillement vertical Simulation dune ligne de grain : boucle de simulation entre 2h00 et 3h Mousson dAfrique de lOuest : simulation numérique dune LG sommaire mousson Weak shear Strong shear déplacement de la ligne de grain

22 avec un faible cisaillement verticalavec un fort cisaillement vertical Simulation numérique entre 1h00 et 6h00 sans Coriolis Vue horizontale en 2D Réflectivité (faible en bleu ; forte en rouge), Vecteurs vents en trait blanc. Source : COMET® Impact du cisaillement vertical sur lintensité Mousson dAfrique de lOuest : simulation numérique dune LG sommaire mousson déplacement de la ligne de grain

23 Impact de Coriolis sur la forme de la LG Avec la force de Coriolis Sans la force de Coriolis simulation entre 1h00 et 6h00 avec fort cisaillement vertical de vent - La force de Coriolis renforce le vortex cyclonique (situé au sud de la LG si elle déplace vers lE. et au nord si elle se déplace vers lO.) au bout de quelques heures. Ce vortex peut donner naissance plusieurs jours plus tard à une tempête tropicale au milieu de lAtlantique Vue horizontale en 2D. Réflectivité (faible en bleu, forte en rouge), vecteurs vent en trait blanc. Source : COMET® sommaire mousson Mousson dAfrique de lOuest : simulation numérique dune LG déplacement de la ligne de grain

24 Plus dinformations sur les lignes de grain (des grandes plaines nord-américaines) sur notre site de webrp (cours de physique des nuages) Mousson dAfrique de lOuest : Ligne de grain sommaire mousson

25 Contribution 9h -10m/s C2 C tot C1: diurnal slow-moving C2: diurnal fast-moving C3: long-lived slow-moving C4: long-lived fast-moving C1 Plateau de Jos Monts Cameroun C1 Reliefs Guinéens C3 C MAO : Classification des MCSs africains Source : Piriou et Lafore, 2005

26 Les MCSs lents C1+C3 (<10m/s) sont plutôt observés sur océans, le long des côtes et sur les régions montagneuses Source : Piriou et Lafore, 2005 Les MCSs rapides C2+C4 (>10 m/s) sont plutôt observés sur le Sahel (10-15°N) C1: diurnal slow-moving C2: diurnal fast-moving C3: long-lived slow-moving C4: long-lived fast-moving C2 + C4 C1 + C MAO : Classification des MCSs africains sommaire mousson

27 3.4.2 Mousson dAfrique de lOuest WASA- WASF (West African Synthetic Analysis /Forecast) WASA du 06/08/06 06TU

28 3.4.2 Mousson dAfrique de lOuest Symboles utilisés pour les WASA- WASF Lien vers la méthode détaillée de prévision pendant la SOP 2006

29 Bleu : vent entre hPa Jaune : vent entre hPa Vert : vent entre hPa Mousson dAfrique de lOuest image infrarouge + vent le 06/08/2006 à 06 TU

30 Pourquoi un projet international Multidisciplinaires sur lAfrique de lOuest (AMMA) ? Pour améliorer nos connaissances et notre compréhension de la mousson de lAfrique de lOuest et de sa variabilité aussi bien à méso-échelle (MCS symbolisé par ) quaux échelles interannuelles (ZCIT symbolisée par ) Mousson dAfrique de lOuest : Un projet international : AMMA sommaire mousson Canal vapeur deau, Météosat, 17/06/97

31 Pour améliorer nos connaissances sur les connections entre mousson asiatique et mousson africaine SH pour flux de chaleur sensible, LH pour flux de chaleur latente, Rad pour rayonnement, EVAP pour évaporation. Les + et – représentent le signe des processus et leur intensité Source : Webster et al., 98 Chap.4 : ondes Mousson dAfrique de lO :Un projet international : AMMA sommaire mousson

32 1. Critère dinstabilité barotrope pour initier une onde : Une zone potentielle dinstabilité barotrope correspond à un changement de signe du gradient méridien du tourbillon absolu (ou de tourbillon potentiel) sur la surface 315K qui se situe sur lAfrique de LOuest vers 700 hPa. En surface, le gradient méridien de température est dirigé vers le pôle. Source : Pytharoulis et Thorncroft, 99 Equateur instabilité barotrope >0 + Max TA TA ~0 Min TA Mousson dAfrique de lOuest : Modèle conceptuel de linstabilité barotrope

33 2. Condition nécessaire à la croissance de londe : - jet situé à proximité de la zone dinstabilité barotrope - latmosphère est capable dextraire lénergie de ce jet (Ec moyenne) au profit de la à condition que linclinaison horizontale du thalweg croissance de londe (Ec tourbillonaire) à condition que linclinaison horizontale du thalweg de londe soit opposé au vecteur cisaillement horizontal de vent. de londe soit opposé au vecteur cisaillement horizontal de vent. En Afrique de lO., au sud du JEA (12°N), toutes ces conditions sont réunies pour initier des ondes dEst Equateur instabilité barotrope > Critère dinstabilité barotrope pour initier une onde : Max TA TA ~0 Min TA JEA retour Mousson dAfrique de lOuest : Modèle conceptuel de linstabilité barotrope Source : Pytharoulis et Thorncroft, 99

34 Bibliographie mousson africaine (1/2) - Carlson, T. N., Lee, J. D., 1978 : Tropical Meteorology. Pennsylvania State University, Independent Study by Correspondence, University Park, Pennsylvania, 387 p. - COMET : The source of this material is the Cooperative Program for Operational Meteorology, Education, and Training (COMET ® ) website at of the University Corporation for Atmospheric Research (UCAR) pursuant to a Cooperative Agreement with National Oceanic and Atmospheric Administration. © University Corporation for Atmospheric Research. All Rights Reserved.http://meted.ucar.edu/ - Fontaine, B., 1989 : Les moussons pluvieuses dans lespace africano-asiatique : Afrique Occidentale et Inde. Thèse dEtat, Univ. Dijon, France, 2 vol., 687 p. - Germain, H., 1968 : Météorologie dynamique et climatologie; application au régime des pluies au Sénégal ASECNA, Direction de lExploitation Météorologique, Dakar, Senegal, 15 p. - Lafore, J. Ph., 2004 : Orages en Fanfare. Atmosphérique n°21, disponible sur rubrique institutionnel /publication. Illustration de F. Poulain. - Peyrille, P. et al., 2004 : An idealized approach of the West African Monsoon. AMS Conference on Hurricanes and Tropical Meteorology. Vol.26,[np], - Piriou C., J P. Lafore, Tomasini M. : Climatologie des MCS sur lAfrique de lOuest. Note technique CNRM en cours. - Pytharoulis, L., Thorncroft, C., 1999 : The low-level structure of African easterly waves in Month. Wea. Rev., Boston, MA. Vol.127, n°10, p

35 Bibliographie mousson africaine (2/2) -Roca, R., Lafore, J.-P., Piriou, C. et Redelsperger, J.-L., 2005 : Extratropical dry air intrusion into the west African monsoon mid-troposphere : an important factor for the convective activity over Sahel. J. Atmos. Sci., vol.62, n°2, p Reed, R.J., D. C. Norquist et E. E. Recker, 1977 : The structure and properties of African wave disturbances as observed during phase III og GATE. Monthly Weather Review, 105, p Sultan, B., S. Janicot, Diedhiou, A., 2003: The West African Monsoon Dynamics. Part I: Documentation of Intraseasonal variability. Journal of Climate, Vol.16, n°21, p Sultan, B. and S. Janicot, 2003: The West African Monsoon Dynamics. Part II: The Preonset and Onset of the Summer Monsoon. Journal of Climate, Vol.16, n°21, p Thorncroft et al., 2001 : The JET2000 experiment : large-scale overview of the 2001 season. Proceedings on the 25th AMS Conference on Hurricanes and Tropical Meteorology. [np]. AMS Conference on Hurricanes and Tropical Meteorology, Vol.25 - Webster et al., 1998 : Monsoons : processes, predictability, and the prospects for prediction, Journal of Geophysical Research, Washington, DC. Vol. 103, n°C7 (TOGA, special issue), June 29, p


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