Circulation générale 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 QUITTER

Généralités (1/2) Définition Echelle 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 : moyenne sur 30 ans Normale mensuelle : moyenne sur 30 mois identiques Moyenne mensuelle : moyenne sur un mois 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

Généralités (2/2) Exemple d’anomalie : oscillation australe El Nino anomalie chaude poussée par des vents d’Ouest vers les cotes du PEROU anomalie de température: +4 à +5° anomalie des vents: Ouest au lieu d’Est (ou Est affaiblis Conséquences : pêcheurs bredouilles sur la cote péruvienne cyclones sur la Polynésie sécheresse sur Australie et Indonésie

La 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 Circulation méridienne 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 Circulation méridienne Ensemble nuageux souvent bien développé Circulation ondulatoire Zone des alizés de basses couches : ciel clair ou nuages peu épais Zone de l’équateur météo (ZCIT) : nuages épais et denses

La CG sous l’angle des normales (1/2) 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) FL300 janvier FL300 juillet

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

Dynamique de la circulation générale

Bilan énergétique +7% d’énergie solaire pour l’hémisphère nord bilan négatif au pôles bilan positif vers l’équateur basse troposphère «chaude» haute troposphère «froide» Inclinaison de l’axe de rotation NECESSITE D’UN REEQUILIBRAGE par transferts verticaux par transferts méridiens Excentricité de l’orbite Inégale répartition des terres, océans, calottes glacières

L’équateur météo Juillet 30°N 0° 15°S Janvier

Circulation méridienne en l’absence de rotation de la terre Courant de Sud Courant de Nord convection Courant de Nord Courant de Sud Equateur météorologique Pôle N Pôle S A D Refroidissement à la base Refroidissement à la base Réchauffement à la base

Effet de la rotation de la terre (Coriolis) En altitude : déviation vers l'est Vents d'Ouest "Coriolis" dévie sur la droite HN "Coriolis" dévie sur la gauche HS Equateur météo Pôle N Pôle S A D Vents de Nord-Est Vents de Sud-Est En surface : déviation vers l’ouest (+ frottement)

Limite du déplacement méridien conservation du moment angulaire Particule 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’observateur resté à l’équateur Pôle équateur Particule et observateur fixes à l’équateur balayent la même aire pendant le même temps t t t t 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

Limite du déplacement méridien (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 30S 30N Cellules de Hadley

Les zones tropicales en altitude janvier juillet Jet Sub Tropical JST 30S 30N 30S 30N Vent d’Ouest Vent d’Ouest équateur météo H Vent d’Est Tropical Easterly Jet TEJ équateur météo H Jet Sub Tropical JST

Les zones tropicales en surface janvier juillet 30S 30N équateur météo A D 30S 30N A D équateur météo alizés de Nord-Est alizés de Nord-Est alizés déviés de Sud-Ouest alizés de Sud-Est alizés de Sud-Est

Le 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 satellite le jet vue carte

Le 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 le vent souffle vers le lecteur x équateur géographique Inde y équateur météo équateur météo y x Himalaya

Circulation ondulatoire des régions tempérées (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

Circulation ondulatoire des régions tempérées (2/4) force de pression zonale et alternance de minimum et maximum de pression L H J.S.T. équateur météo

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

Circulation ondulatoire des régions tempérées (expérience de Fultz) (4/4) Mouvement ondulatoire par rotation et réchauffement différencié B a b A liquide paroi refroidie paroi réchauffée

D A Les régions polaires Circulation dépressionnaire en altitude Circulation anticyclonique en surface A Pôle Nord

Résumé cellules polaires ondes des latitudes moyennes cellules de Hadley équateur météorologique

Climatologie des régions tropicales

L’équateur météo (juillet) : structure nuageuse Coupe verticale ZZ’ Coupe verticale XX’ Coupe verticale YY’ Y’ Y X’ X Z’ Z ETE BOREAL Sur les zones océaniques : Zone de Convergence Inter Tropicale ZCIT masse nuageuse «à cheval» sur l’équateur météo Sur les zones continentales : (Front Inter Tropical FIT sur l’Afrique) masse nuageuse au sud de l’équateur météo

L’équateur météo (janvier) : structure nuageuse HIVER BOREAL Sur les zones océaniques : Zone de Convergence Inter Tropicale ZCIT masse nuageuse «à cheval» sur l’équateur météo Sur 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

Les précipitations (juillet) RR>100mm RR<3mm

Les précipitations (janvier) RR<3mm RR>100mm

Zones 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

Les climats : répartition saisonnière et conditions dominantes Conditions anticycloniques, très froid et sec. En été, temps instable et précipitations en périphérie. POLAIRE Janvier Juillet 0° 10° 35° 65° 75° 40° 20° MÉDITERRANÉEN Été chaud et sec. Hiver pluvieux. TEMPÉRÉ Contrôlé par les perturbations extra-tropicales, vents d'ouest dominants. SUB-TROPICAL aride Désertique, chaud et sec, vents d'est dominants. Sec en Hiver. Une saison des pluies en été. SAVANE Deux saisons des pluies. Pluies abondantes et orages. Température élevée et forte humidité. ÉQUATORIAL

FL300 Janvier L H Retour

FL300 Juillet L H Retour

Niveau mer Janvier A D A A Equateur météo D Retour

Niveau mer Juillet A D A D Equateur météo Retour

NECESSITE D’UN TRANSFERT VERTICAL Bilan radiatif l’espace BE = -100+30+70 = 0 -100 30 50 20 10 -120 -160 60 100 110 l’atmosphère BA = -160+20+110 = -30 la surface terrestre BT = +50-120+100 =+30 NECESSITE D’UN TRANSFERT VERTICAL Retour

Bilan énergétique distribution méridienne PN PS EQ Bilan HN énergétique B = 0 HS énergétique B = 0 Excédent compensant le déficit du PN Excédent compensant le déficit du PS Déficit pôle Nord 15N PN PS EQ Bilan HN énergétique B = 0 HS énergétique B = 0 Excédent compensant le déficit du PN Excédent compensant le déficit du PS Déficit pôle Nord 5S Retour

Bilan énergétique conclusion NECESSITE D’UN REEQUILIBRAGE par transferts méridiens courants marins à composante méridienne mouvements atmosphériques méridiens Juillet janvier 15N PN PS EQ Bilan 5S PN PS EQ Bilan Retour

Les alizés et les alizés dévies HIVER BOREAL ETE BOREAL Retour

JST Janvier JST H Retour

JST Juillet et TEJ H TEJ JST Retour

JST vue satellite Equateur météorologique Retour

JST vue carte Retour

Coupe Y’Y’ MOUSSON ALIZES DE SUD-EST Pluies diluviennes Y Y’ Y’ Y himalaya équateur météo Y Y’ Y’ ALIZES DE SUD-EST Pluies diluviennes Retour

Flux de MOUSSONair humide Coupe XX’ Courant de Nord-Est HARMATTAN Air sec AOUT X Flux de MOUSSONair humide Jet Tropical d’Est equateur météo X’ Golfe de Guinée J.T.E. Climat saharien Cu de beau temps Lignes de grains, orages, averses Pluie de mousson Alizés déviés tropopause FIT 20 km 10 km Harmattan X X’ Retour

Coupe ZZ’ Z Z’ FIT ZCIT Alizés de NE Alizés de SE D A Z Z’ alizés amas nuageux convectifs alternent avec ciel clair TCU/CB (EMBD-FRQ avec TS) CU/SC nébulosité localement SCT/BKN, FEW/SCT à grande échelle vent irrégulier en rafales, pluies intenses, visibilité réduite, plafond bas D A Z Z’ alizés Pot au noir «dold drum» Retour

Circulation générale FIN Première diapositive