Couche limite atmosphérique Micro météorologie

SCA7025 Professeure: Eva Monteiro Bureau: PK-2345 Téléphone: 6807 courriel:

Buts de ce cours À la fin de ce cours vous aurez mieux compris: 1) ce qui est la couche limite atmosphérique (CLA) 2) l ’importance des processus ayant lieu dans la CLA 3) la relation entre la CLA et l ’atmosphère libre 4) comment introduire les processus de la CLA dans les modèles atmosphériques

Bibliographie An Introduction to Boundary Layer Meteorology par R. B. Stull Introduction à la micrométéorologie par A. Poggi The structure of atmospheric turbulence par J. L. Lumley et H. A. Panofsky Les théories de la turbulence dans la couche limite atmosphérique par G. de Moor Introduction to micrometeorology par S. Pal Arya Boundary Layer Climates par T. R. Oke

Évaluation Devoirs :15% Examen intra :30% Examen final :40% Participation aux discussions :15%

Cours d’aujourd’hui Définition de micro-météorologie Forçages dans la couche limite Échelles météorologiques Comparaison entre la couche limite et l ’atmosphère libre Applications Couches dans la troposphère Définition de couche limite et ses caractéristiques

Échelles des phénomènes atmosphériques

Les mouvements et phénomènes atmosphériques ont des échelles de temps et d ’espace très variables -->>-->> Les prévisionnistes s ’intéressent surtout aux phénomènes à l ’échelle … cependant les phénomènes de petite échelle affectent directement nos vies! Nous ne pouvons pas faire des prévisions à petite échelle (trop petite pour les modèles actuels, les mouvements sont chaotiques et imprévisibles…) Échelles ?

Conversion du flux solaire en énergie interne Génération de flux de chaleur Génération d’énergie potentielle, des gradients thermiques verticaux et horizontaux Circulation de grande échelle Convergence intertropical Mousson Circulation de Hadley Ondes baroclines Cyclones tropicaux etc. Circulation de petite échelle Circulation thermique liée à l’instabilité convective Instabilité de cisaillement (~50% de la dissipation) Effet de friction dans la couche limite planétaire (~50% de la dissipatipon) Transfert de chaleur à la source froide Maintien de l’énergie Cinétique des mouvements horizontaux de grande échelle (~98% de l’énergie cinétique totale) Maintien de l’énergie Cinétique des mouvements horizontaux de grande échelle (~98% de l’énergie cinétique totale) Maintien de l’énergie cinétique des mouvements de petite échelle (~2% de l’énergie cinétique totale) Contribution à l’énergie interne de l’atmosphère (mouvements moléculaire) Cascade inertielle Schéma simplifié des transferts d’énergie mécanique associés à la circulation générale de l’atmosphère. Les cercles entourent les processus tandis que les rectangles encadrent leurs résultats. H. Sauvageot, 1982

Définition de couche limite Couche limite : la couche atmosphérique où les effets de la surface se font sentir dans une échelle de temps de moins d ’une heure...

Caractéristiques de la CLA Couche essentiellement turbulente Signature de la turbulenceVitesse moyenneIntensité de la turbulenceSpectre de turbulence

Écoulement laminaire versus turbulent Écoulement laminaire: Haut degré de régularité dans l ’espace et dans le temps Écoulement turbulent: 1. Structure spatio temporelle complexe 2. Écoulement non reproductible 3. Écoulement de grande vorticité 4. Grande dissipation d ’énergie 5. Grande capacité de diffusion

Écoulement laminaire versus turbulent

Types de turbulence Turbulence dynamique Turbulence thermique Selon les forçages on a:

Forçages Transfert de chaleur Cisaillement du vent

Forçages Cisaillement du vent Les petits tourbillons caractéristiques de la couche limite se forment par plusieurs procédés: Le longue d ’une région de cisaillement -->> Dans une région de cisaillement les vents changent rapidement d ’intensité où de directions

Couche limite dynamique

Couche limite thermique

Forçages Instabilité thermique Sommet de la CLA

Couche limite thermique

Nuages de couche limite Les cumulus de bon temps

Nuages de couche limite Les brouillard

Nuages de couche limite Les strato-cumulus

Orages Phénomène de meso échelle Change les caractéristiques de la couche limite … pourquoi ?