La stabilité verticale

Refroidissement adiabatique Le mécanisme le plus commun de formation des nuages c ’est le refroidissement de l ’air en ascension par expansion adiabatique. Le refroidissement par expansion adiabatique c ’est aussi le processus de refroidissement le plus rapide.

Nuage orageux 8 km Des nuages denses et précipitants ont toujours comme origine des mouvements ascendants de l ’air Une particule d ’air dans un courant ascendant très fort peut refroidir de 40 °C en 15 minutes 2 km

Ascension / descente adiabatique

Ascension adiabatique Quand des particules d ’air sont en mouvement ascendant on suppose que : Les échanges de chaleur sont nuls c ’est-à-dire que la détente est adiabatique. La pression de la particule est, à chaque instant, la même que la pression de l ’environnement. La température de la particule peux être différente de celle de l ’air environnant.

Notion de stabilité verticale d ’une particule Le profil de température de l ’environnement peut être quelconque: on le mesure par radiosondage Le gradient thermique est le taux de décroissance de la température en fonction de la hauteur

Taux de refroidissement adiabatique pour une parcelle d ’air sec en ascension Premier principe: + Équation hydrostatique

Taux de refroidissement adiabatique pour l ’air humide non saturé

Taux de refroidissement adiabatique pour l ’air humide saturé L ’équation que décrit le processus

Taux de refroidissement adiabatique pour l ’air humide saturé

Températures que se conservent dans pendant un soulèvement adiabatique Définition de la température potentielle Température potentielle

Températures que se conservent dans pendant un soulèvement adiabatique Soulèvement sans condensation Température potentielle se conserve Soulèvement avec condensation Température potentielle équivalente se conserve.

Notion de stabilité verticale Ce qu ’il faut toujours avoir en tête: 1) Le profil de température de l ’environnement peut être quelconque: on le mesure par radiosondage 2) La variation de température de la particule est adiabatique: Taux de variation verticale (gradient thermique) de la température avant la saturation, d = 10 °C / km Taux de variation verticale de température après la saturation, s

stabilité verticale de l ’atmosphère Z km 1 km 0 km 10 T °C

Notion de stabilité verticale Z km 1.5 13 16 31 T °C instable

Notion de stabilité verticale Z km 1.5 16 18 31 T °C stable

Notion de stabilité verticale Z km 1.5 16 31 T °C neutre

Notion de stabilité verticale d ’une particule neutre instable stable

Determination de la stabilité en connaissant le profil de température potentielle stable neutre instable z  Processus sans condensation

Formation des nuages par soulèvement adiabatique

Forces dans l ’atmosphère Force de gradient de pression Force de gravité Force de Coriolis

À l ’équilibre et au repos

À l ’équilibre et vitesse = 0 hydrostatique

Équation hydrostatique

Équation hypsométrique L ’épaisseur de la couche entre p0 et p est

Équation hypsométrique