La stabilité verticale

Instabilité latente A+ A- T(p) T’(p) pNE pNCL pNCA p0 Niveau d ’équilibre A+ pNCL Niveau de convection libre pNCA Niveau de condensation par ascension A- p0

Force agissant sur la particule

Travail par unité de masse de la force de poussée Démonstration au tableau T

Niveau de condensation convective (NCC) Un profil stable initial peut être déstabilisé, par exemple, par réchauffement radiatif de la surface t0 t1: rm m rm< rs t2 rm m : rm< rs t3 rm m : rm= rs

Niveau de condensation convective (NCC) rm m : rm= rs pNCC Couche de mélange t4 rm m NE

Température de convection et niveau de condensation par convection (NCC) «Étant donné des conditions d ’humidité connues dans la basse atmosphère, quelle est la température qui permettra à une particule d ’air soulevée de la surface de demeurer plus chaude que l ’environnement et d ’être par conséquent en convection?»

Niveau de condensation convectif(NCC) : opérationnel 1) suivre la ligne de rapport de mélange de surface (qui passe par TD) jusqu ’à ce qu ’elle coupe la courbe de température de l ’environnement. Le point d ’intersection est une estimation du niveau de condensation par convection (NCC) 2) suivre en suite l ’adiabatique sèche qui passe par le NCC jusqu ’au niveau d ’origine (surface). On obtient TC, la température de convection. NCC TD T TC

Niveau de condensation convective (NCC) : opérationnel Tmax> TC ? :si oui, il y aura de la convection NCC TD T TC

Niveau de condensation convective (NCC) : opérationnel Parfois, pour déterminer TC et NCC on devrait considérer une valeur moyenne dans la couche de surface (épaisseur autour de 50 mb). Pour ce faire on utilise la méthode des aires égales déjà utilisée.

Niveau de condensation convective (NCC) : opérationnel Lorsque la température atteint la valeur TC, l ’air a tendance à être en instabilité absolue, principalement près du sol où, par réchauffement diabatique, la courbe de l ’environnement devient superadiabatique, et il y aura formation d ’un nuage avec base au niveau de condensation par convection.

Soulèvement de couches

Mécanismes de soulèvement Soulèvement dans les régions de convergence

Mécanismes de soulèvement Soulèvement dans les régions de convergence

Changement de stabilité par soulèvement (couche non saturée) Lorsqu ’une couche d ’air de grande étendue est soulevée adiabatiquement, son gradient detempérature et sa stabilité peuvent changer: Quelle est la propriété invariante de ce procédé? La température potentielle Et aussi la masse totale qui est conservée pendant l ’ascension. C’ B ’ C B

Changement de stabilité par soulèvement (couche non saturée) De la conservation de la masse: S’ B ’ S B

Changement de stabilité par soulèvement (couche non saturée) D ’autre part:

Changement de stabilité par soulèvement (couche non saturée)

Changement de stabilité par soulèvement (couche non saturée)

Changement de stabilité par soulèvement (couche non saturée)

Soulèvement convectif (couche non saturée) neutre La couche est adiabatique et reste adiabatique

Soulèvement convectif (couche non saturée) instable S ’il y a de la convergence (A ’< A) et p = p ’: S ’il y a ascendance (p > p ’) sans divergence/convergence (A ’= A) Convergence ou ascendance : couche instable mais moins instable Divergence ou subsidence : couche instable mais plus instable

Soulèvement convectif (couche non saturée) stable S ’il y a de la convergence (A ’ < A) et p = p ’: S ’il y a ascendance (p > p ’) sans divergence/convergence (A ’=A) Convergence ou ascendance : couche stable mais moins stable Divergence ou subsidence : couche stable mais plus stable

Représentation graphique (T) ? On considère que A~A ’ donc, p = p’ Transparent pp 44 E.T.

Instabilité convective: étude graphique Lorsqu ’une couche d ’air de grande étendue est soulevée adiabatiquement, il peut y avoir de la condensation. Dans ce cas quelle est la caractéristique invariante du procédé? La température potentielle du thermomètre mouillé de chaque particule Pour faire l ’analyse de l ’état de l ’atmosphère, par rapport à un soulèvement de grande étendue, sans divergence ni convergence, on divise l ’atmosphère en couches élémentaires Une couche élémentaire est une couche atmosphérique au sein de laquelle le gradient verticale de w et de  ont chacun, de la base au sommet du nuage, le même signe.

Instabilité convective: soulèvement avec condensation Il existe quatre types de couches élémentaires, initialement non saturées Type A : w croît et  croît avec l ’altitude Type B : w décroît et  décroît avec l ’altitude Type C : w décroit et  croît avec l ’altitude Type D : w croît et  décroît avec l ’altitude

Type A : w croît et  croît avec l ’altitude Absolument Stable 1000 mb: T =18,5 C, TD=9 C B’ S’ Soulèvement de 200 mb Soulèvement de 100 mb 850 mb: T = 15 C TD=9,2 C Soulèvement de 50 mb B S

Cas A Type B : w decroît et  decroît avec l ’altitude Absolument instable 1000 mb: T =18,5 C, TD=9 C 850 mb: T = 0.5 C TD=-6 C B S

Type C : w decroît et  croît avec l ’altitude Convectivement instable 1000 mb: T =18,5 C, TD=9 C Soulèvement de 200 mb 850 mb: T = 11.5 C TD=-0,5 C B S

Type D : w croît et  décroît avec l ’altitude Instabilité sèche À vous d ’interpréter 850 mb: T = 10 C TD= 3,5 C Soulèvement de 50 mb 1000 mb: T =20 C, TD=6 C Soulèvement de 200 mb S B

Couches d ’instabilité potentielle On dira q ’une couche possède de l ’instabilité potentielle si, dans cette couche, la courbe du thermomètre mouillé diminue en hauteur plus vite que l ’adiabatique saturée qui correspond à la base de la couche Instabilité potentielle:

Instabilité potentielle : résumé Transparents pp 45 E.T.

Relations entre la stabilité potentielle et la stabilité latente S ’il n ’y a pas d ’instabilité potentielle, il n ’y a pas d ’instabilité latente dans la couche. Par contre, la présence d ’instabilité potentielle n ’indique pas nécessairement la présence d ’instabilité latente.

Relations entre la stabilité potentielle et la stabilité latente A) les couches d ’instabilité latente coïncident souvent avec les couches d ’instabilité potentielle. B) Habituellement, seules les parties inférieures des couche d ’instabilité potentielle ont de l ’instabilité latente. C) dans les cas où les deux types d ’instabilité sont présentes, l ’instabilité latente est habituellement de type réelle.

Relations entre la stabilité potentielle et la stabilité latente Les raisons pour lesquelles ces deux types d ’instabilité ne se manifestent pas exactement dans les mêmes couches sont les suivantes: A) l ’instabilité latente exige une humidité relative élevée et que l ’environnement soit dans un état «conditionnellement instable». C) l ’instabilité potentielle ne dépend pas directement de l ’humidité relative et est indépendante de la courbe initiale de la température de l ’environnement.

Exemple d ’instabilité potentielle sans instabilité latente Distribution d ’exemple et discussion