Physique et atmosphère : force de gradient de pression

Forces dans l ’atmosphère : la force de gradient de pression La direction de cette force est toujours des hautes pressions vers les basses pressions. À la verticale À l ’horizontale PGF = 8 mb/100 km PGF = 999 mb/50 km PGF (proche de la surface) = 10 mb/0,1 km

Forces dans l ’atmosphère : la force de gradient de pression Direction Grandeur La force de gradient de pression est toujours dirigée vers les basses pressions et perpendiculaire aux isobares. Sa grandeur est déterminée par la valeur du gradient de pression Tout près de la surface les variations verticales de pression sont 10 000 fois supérieures au variations horizontales de pression. Puisque l ’ordre de grandeur des composantes de la force de gradient de pression horizontales et verticale sont si différentes on les traite séparément.

Forces dans l ’atmosphère : la force de gradient de pression verticale À la verticale il s ’établit un quasi équilibre entre la force de gradient de pression et la force de gravité C ’est un des équilibres les plus importants dans l ’atmosphère. On le nomme l ’équilibre hydrostatique Équilibre hydrostatique : la force nette verticale appliquée à l ’air atmosphérique est nulle. Il n ’y a pas d ’accélérations.

Forces dans l ’atmosphère : la force de gradient de pression verticale Forces appliquées au parallélépipède A x dz, de masse M : z force de gradient de pression - A P2, z2 dz P1, z1 force de gravité y x

Forces dans l ’atmosphère : la force de gradient de pression verticale dz P2, z2 P1, z1 x y z Équilibre vertical ==> Suite au tableau

Équation hydrostatique + Suite au tableau

Profil vertical de pression La variation de pression pour une atmosphère isotherme est une fonction exponentielle décroissante de l ’altitude z Équation barométrique

Profil vertical de pression Équation barométrique Équation des gaz parfaits

Forces dans l ’atmosphère : la force de gradient de pression horizontale À voir en détaille plus tard La force de gradient de pression horizontale est toujours dirigée vers le centre d ’un cyclone La force de gradient de pression horizontale est toujours dirigée vers le la périphérie d ’un centre de haute pression

Forces dans l ’atmosphère : la force de gradient de pression horizontale b

Cartes de pression de surface Les stations météorologiques ne sont pas toutes situées au niveau de référence : le niveau de la mer. Ceci est une grande source d ’erreurs. Comment corriger ceci?

Carte de pression de surface Chaque 100 m correspond approximativement à une diminution de pression de 10 mb

Notion de géopotentiel Le travail fourni contre le champ gravitationnel, en déplaçant une masse m, entre deux points, ne dépend pas du chemin parcouru. Ceci veut dire que nous pouvons définir une fonction scalaire  telle que son gradient est égale à la force de gravité par unité de masse.

Notion de géopotentiel Travail réalisé pendant le déplacement d’une parcelle d ’air de masse m dans le champ de forces de la Terre La différence de potentielle entre deux niveaux séparés de la distance z est défini par

Notion de géopotentiel Le géopotentielle associé au niveau d ’altitude est sera Où est la latitude

Équation hypsométrique Lois des gaz parfaits Équation hydrostatique Hauteur géopotentielle Discussion

Comparaison entre z et Z Altitude géométrique: z Hauteur géopotentielle: Z Discussion

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