L’ATMOSPHERE Définition Composition air sec et vapeur aérosols Paramètres descriptifs pression et température vent et vapeur d’eau Observation et mesure Le réseau d'observation et de mesure Analyse météorologique Cycle d'assimilation Cycle de prévision Echelles des phénomènes QUITTER

Définition enveloppe de gaz qui entoure le globe limite verticale imprécise (150 km) raréfaction du gaz avec l’altitude Altitude masse 99% 30 km 50% de la masse entre 0 et 5,5 km 90% 90% de la masse entre 0 et 16 km 16 km 99 % de la masse entre 0 et 30 km qui fixe l'épaisseur de l'atmosphère météo-aéronautique 50% 5,5 km

Composition (1/2) Air sec : Vapeur d ’eau : 78% azote (N2), 21% oxygène (O2) autres gaz : argon (0,9%), Néon, Hélium gaz carbonique (CO2) (concentration x 1,25 en 200 ans) méthane (CH4) (concentration x 2 en 200 ans) ozone (O3) : 90% entre 10 et 50 km 10% entre 0 et 10 km Vapeur d ’eau : proportion 0,1(dans les régions continentales très froides ) à 30 g par kg d’air sec (dans les régions maritimes chaudes) rare au-dessus de 8/9000 m

Composition (2/2) Aérosols (réflexion de la lumière) gouttelettes d’eau et particules de glace impuretés ou micro-organismes sels marins production végétale (pollens …) poussières minérales particules carbonées issues de la combustion terre = 10 x mer, villes = 10 x campagnes support à la condensation (noyaux de condensation)

Paramètres descriptifs (1/3) Etat  Pression (P) et température (T) Equation d’état des gaz parfaits : P =  R T Composition  quantité de vapeur (q) Mouvement  vecteur Vent

Paramètres descriptifs (2/3) La pression Moyennes : P(0m) = 1000 hPa, P(16km) = 100 hPa P(30km) = 10 hPa Extrêmes : Monde : P(0m) : 1083 hPa (Sibérie) 876 hPa (Guam pacifique) France : P(0m) 1050 hPa à 947 hPa Décembre 99 : 965 hPa La température t(0m) = 15°C, t(10 km) = -55°C, t(32 km) = -44°C Monde : t(surface) : +58°C (Libye), -88,3°C (Antarctique) France : t(surface) +44°C (Toulouse), -33°C (Langres)

Paramètres descriptifs (3/3) Le Vent Moyennes : V (surface) =qq m/s, V (10 km) = 50 à 100 m/s (100 à 200kt) Extrêmes : V (surface) : 371 km/h Mont Washington (US) 1916 m Décembre 99 France : 205 km/h (sfc), 285 kt (8000m) La vapeur (en termes de précipitations) Moyennes : 2 à 4 l/m2 (mm) par minute ou par heure France 500 à 1000 mm/an 1870 mm/heure (La Réunion), 9299 mm/mois et 26461 mm/an (Cherrapunji Indes)

Observation et mesure En surface : En altitude : Satellites : stations, stations automatiques, navires, bouées radars : précipitations, profileurs de vent En altitude : ballons sondes, avions Satellites : défilant (2), géostationnaire (5) Le réseau d'observation de Météo-France 43 stations de surface (VMM) , 113 (complémentaires) 77 navires, 10 bouées dérivantes, 6 bouées ancrées 7 stations de radiosondages (+4 navires), 16 avions (ACARS) 17 radars, 16 capteurs foudre

Réseau d’observations et de mesures La Veille Météorologique Mondiale satellites avions radio sondages Système Mondial de Télécommunication stations de mesures en surface navires radars bouées Services météorologiques

Analyse de la situation météorologique (1/2) Connaissance à un instant donné de la distribution spatiale globale des paramètres caractéristiques (P, T, U ,V) découpage de l'atmosphère en "boites" de dimensions plus ou moins régulières utilisations de "grilles horizontales" superposées points de grille Le modèle ARPEGE modèle à mailles variables centré sur la France (pôle) 41 niveaux le long de la verticale maille (distance entre 2 points de grille) 20 km au "pôle" 233 km à l'anti-pôle

Analyse de la situation météorologique (2/2) Comment remplir les grilles du modèle Points de grille Observations Problème les observations ne sont pas sur les points de la grille, ni au même niveau, ni à la même heure et ne sont pas distribuées régulièrement (nombreuses par endroit et pour certaines heures, aucune ailleurs) Résolution interpolation (espace et temps) et "moyenne" (complexe!) entre observations les plus proches et les données du modèle de prévision pour l'heure de l'analyse

Le cycle d’assimilation Jour J Jour J-1 12 15 18 21 09 00 OBS 12 H OBS 18 H OBS 00 H Analyse 00 h Analyse 12 h Analyse 18 h Prévision h+6 pour 18 H Prévision h+6 pour 00 H Prévision h+6 pour 12 H modèle

Le cycle de prévision Prévisions J+1 J+2 ... OBS 00 H 21 00 18 03 disponibles à 03 H OBS 00 H 1h50 cut off Prévisions J+1 J+2 ... Analyse 00 h Analyse 18 h Prévision h+6 pour 00 H Les équations

Echelle des phénomènes météorologiques

Le modèle Arpège la modélisation du relief "les boîtes" ARPEGE les points de grille le modèle maille fine ALADIN Retour

Equations du modèle Simplification des équations Equations primitives approximation d’une pellicule sphérique mince composante verticale de l’accélération de Coriolis nulle vitesse verticale d’un ordre de grandeur inférieur à celui de la vitesse horizontale Equations primitives -2 Z  VH+FH dVH dt = gradHP  - Le vent horizontal dt dq = Q' Equilibre hydrostatique p = -.g.z Vapeur dt  = - .Div V Continuité Etat P = .R.T CP dT dt R.T P dP + Q = Thermodynamique les termes FH, Q et Q ’ représente la partie physique du modèle Retour

L’ATMOSPHERE FIN Première diapositive