Plan 1. Les différentes échelles de l’atmosphère 2. Sources d’énergies nécessaires à la formation des ondes équatoriales et des perturbations tropicales 3. Climats tropicaux d’échelle régionale 4. Ondes équatoriales piégées et oscillations d’échelle planétaire (MJO,QBO) 5. Modèles conceptuels de perturbations tropicales d’échelle synoptique de l’hémisphère d’été 6. Interactions entre tropiques et moyennes latitudes 7. El Niño

Chap 3. Climats tropicaux d’échelle régionale 3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale 3.2 Circulations océaniques 3.3 Structure de la Zone de Convergence InterTropicale (ZCIT) 3.4 Circulations de mousson et jets associés sommaire général

3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale : champ de pression en été boréal Atmosphère tropicale quasi-barotrope = faibles gradients horizontaux de pression Pression mer en été boréal : juin-juillet-août; Source : RéAnalyses du CEP Origine des anticyclones subtropicaux de l’hémisphère d’hiver: branche subsidente de la cellule d’hiver de Hadley Mais quelle est l’origine des anticyclones subtropicaux en été sachant que la cellule d’été de Hadley est très faible ? Cgx>0 Hypothèse formulée par Rodwell et Hoskins (2001) : le forçage thermique ( ) au niveau de la mousson indienne génère une onde de Rossby stationnaire d’échelle planétaire. Sa vitesse de groupe horizontale (cgx) est dirigée vers l’est ce qui expliquerait la formation des anticyclones subtropicaux au milieu des océans (Hawaï et Açores) sommaire chap.3

3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale : Situation de surface en été boréal Circulations de surface de l’atmosphère tropicale en juillet . Source : Atlas Bordas, 1985, Page 5. Anticyclones subtropicaux de l’hémisphère sud : Ile de Pâques, St Hélène, Mascareignes Anticyclones subtropicaux de l’hémisphère nord : Hawaï, Açores Pression mer maximale sur les flancs Est des océans = correspond à la branche subsidente de la cellule de Walker + interaction locale océan-air (upwelling côtier) 3 branches ascendantes des cellules de Walker situées au niveau des dépressions thermiques sommaire chap.3

3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale : Circulation en haute tropo en été boréal 200 hPa L’atmosphère tropicale en juillet : vent (kts) et lignes de flux (a) 200 hpa (b) 850 hPa H TEJ JOST 850 hPa Source : Atkinson et Sadler, 1970 Haute troposphère : - Hauts géopotentiels (H) sur le Plateau Tibétain, générés par forçage thermique, donnant naissance à de forts vents d’Est appelés ‘Jet d’Est Tropical’ ou TEJ - Le Jet d’Ouest SubTropical (JOST) est maximum dans l’hémisphère d’hiver (100 kt at 30°S) puisque la cellule d’hiver de Hadley est 10 fois plus développée que la cellule d’été. sommaire chap.3

3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale : Circulation en basse tropo en été boréal tropicale en juillet : vent et lignes de flux (a) 200 hpa (b) 850 hPa 200 hPa 850 hPa 7 à 11°N Source : Atkinson et Sadler, 1970 Basse troposphère : - Sur l’Océan Indien, le Pacifique Ouest : flux d’alizés (flèches vertes) uniquement dans l’hémisphère d’hiver - Sur l’Atlantique (sauf Golfe de Guinée), le Pacifique Est, le Pacifique Central : flux d’alizés (flèches vertes) dans l’ hémisphère d’été et d’hiver; la zone de confluence des alizés de chaque hémisphère se situe entre 7 et 11°N et s’appelle équateur météo (EM) > illustration de ce flux d’alizés sur le Pacifique sur la diapositive suivante

3.1 Climatologie atmosphère tropicale : Circulation en basse tropo en été boréal : flux d’alizés sur Pacifique Carte d’analyse du vent à 1000 hPa le 12/07/2005 CEP1.5 Source : Météo-France A 30°N 20°N 10°N Équateur météorologique Équateur géographique A

3.1 Climatologie atmosphère tropicale : Caractéristiques du flux d’alizés Définition : vents d’est issus des flancs est des anticyclones subtropicaux de surface Direction : NE dans l’hémisphère nord, SE dans l’hémisphère sud Localisation - Le flux d’alizés s’observe en basse troposphère entre la surface et 700 hPa - le flux d’alizés est maximum (15 kts) vers 900 hPa - les alizés les plus forts s’observent entre 10 et 15° de latitude - les alizés recouvrent quasiment 50% du globe et représentent l’une des structures les plus permanentes de l’atmosphère = persistant dans le temps et spatialement Origine : Ils sont situés sur la face équatoriale des anticyclones subtropicaux et sont générés par la force de pression entre ces anticyclones et la zone de basse pression équatoriale D’un point de vue énergétique, les alizés sont très importants : comme ils ont un parcours essentiellement maritime, ils se chargent d’humidité et vont alimenter la convection au niveau de la ZCIT. sommaire chap.3

3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale : L’inversion des alizés Définition : couche d’inversion de température (dT/dz>0) présente au sein de la couche d’alizés. Origine : - la subsidence de grande échelle (Walker+Hadley) est à l’origine de cette couche d’air chaude et très stable; - la base de ‘l’inversion des alizés’ (h) est plus proche du sol et plus intense sur les bords E. des océans (branche subsidente de Walker) que sur les bords O. θ z T Couche d’inversion des alizés très stable : θ augmente et T augmente base de l’inversion : h Couche nuageuse stable : θ augmente Convection sèche : θ est constant ; Résulte d’une homogénéisation par mélange Turbulent; surface La turbulence dans la couche limite sous le nuage est le processus majeur qui maintient l’inversion des alizés à une certaine hauteur (h) du sol.

3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale : inversion des alizés analysée par les modèles (coupe NE-SO sur Pacifique) Carte d’analyse du vent à 1000 hPa le 12/07/2005 CEP1.5 Source : Météo-France A NE 30°N ⊕ 20°N ⊕ 10°N ⊕ SO Équateur géographique ⊕= radiosondage analysé par CEP1.5 Mise en garde pour les prévisionnistes : l’analyse et la prévision de l’inversion des alizés sont de mauvaise qualité dans l’ensemble des modèles globaux. A

3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale : inversion des alizés sur le Pacifique le long d’une coupe NE-SO Radiosondage (RS) analysé par le CEP 1.5 à 25°N-133°O (Pacifique E.) : Radiosondage Analyse CEP1.5 Source : Météo-France - Inversion des alizés basse (925 hPa) et intense (+14°c à 925 hPa +18 °C à 850 hPa) Type de temps associé à ce RS : convection peu profonde avec Sc ou St Base de l’inversion

3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale : inversion des alizés sur le Pacifique le long d’une coupe NE-SO Radiosondage Analyse CEP1.5 Source : Météo-France Radiosondage analysé par le CEP 1.5 à 18°N-155°O (Pacifique central) : Inversion des alizés + élevée (850 hPa) et – intense (le modèle ne présente pas d’inversion de température mais c’est un défaut du modèle, car le RS observé présente encore une inversion) Base de l’inversion

3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale : inversion des alizés sur le Pacifique le long d’une coupe NE-SO Radiosondage Analyse CEP1.5 Source : Météo-France Radiosondage analysé par le CEP 1.5 à 8°N-175°E (Pacifique O.) : Absence d’inversion des alizés sur le Pacifique ouest Type de temps associé à ce RS : convection profonde avec Cb ou Cu

3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale Circulation en basse tropo en été boréal 200 hPa L’atmosphère tropicale en juillet : vent et lignes de flux (a) 200 hpa (b) 850 hPa 850 hPa 7 à 11°N Source : Atkinson et Sadler, 1970, Basse troposphère : - Flux de mousson d’été (flèche en rouge) sur le Nord de l’Océan Indien, la Chine du Sud, l’Afrique de l’Ouest. sommaire chap.3

3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale Tsurface en été boréal Température de surface en juillet. Source : RéAnalyse NCEP 68-90 Sur continents, les maximums sont situés près des tropiques : vers 25°N sur le Sahara et le Plateau Tibétain - Sur océans, les maxi. sont situés plus près de l’équateur, notamment sur leurs flancs Est : -vers 10°N sur l’Atlantique Est et le Pacifique Est -vers 15-20°N sur l’Océan Indien, Atlantique Ouest et Pacifique Ouest sommaire chap.3

3.1 Climato tropicale : Précipitations en été boréal . Sur continent, les maximums de précipitations se situent au niveau des trois branches ascendantes de Walker : - les pôles de convection profonde situés sur l’Afrique de l’Ouest (7°N-15°N) et l’Inde-Asie du SE (10°N-30°N) correspondent à des zones de mousson - le 3ème pôle se situe en Amérique centrale (5°N-15°N) . Sur océan, les maxis se situent au niveau de la ZCIT : vers 10°N sur Atlantique et Pacifique E. Pôle convectif Amérique Centrale Mousson d’Afrique de l’Ouest Mousson indienne et Asie SE ZCIT Précipitations (mm/mois) en juillet: moyenne 68-96. Source : RéAnalyses NCEP. zones en vert > 200 mm/mois, en jaune > 250 mm/mois. sommaire chap.3

3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale : Situation de surface en hiver boréal Circulations de surface de l’atmosphère tropicale en janvier Source : Atlas Bordas, 1985, page 5 Pression mer maximale sur les flancs Est des océans =correspond à la branche subsidente de la cellule de Walker + interaction locale océan-air (upwelling côtier) 3 branches ascendantes des cellules de Walker situées au niveau des ‘dépressions thermiques’ sommaire chap.3

retour : mousson indienne 3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale Circulation en haute tropo en hiver boréal 200 hPa L’atmosphère tropicale en janvier : vent et lignes de flux (a) 200 hpa (b) 850 hPa TEJ H Source : Atkinson et Sadler, 1970 850 hPa Haute troposphère : -Hauts géopotentiels (H) sur le Pacifique Ouest, générés par forçage thermique, donnant naissance à de forts vents d’Est (Jet d’Est Tropical : TEJ ) entre 0-10°S s’étendant du Pacifique Central (vers la ligne de changement de date) à l’Afrique de l’Est en passant par l’Océan Indien (le vent géostrophique est fort au regard du gradient de pression car f est presque nul) sommaire chap.3 retour : mousson indienne

retour mousson indienne 3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale Circulation en haute tropo en hiver boréal 200 hPa L’atmosphère tropicale en janvier : vent et lignes de flux (a) 200 hpa (b) 850 hPa JOST TEJ H Source : Atkinson et Sadler, 1970 850 hPa Haute troposphère : -Jet d’Ouest SubTropical (JOST) maximum dans l’hémisphère d’hiver (140 kt à 30°N/150°E) sommaire chap.3 retour mousson indienne

3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale Circulation en haute tropo en hiver boréal Carte d’analyse du vent à 200 hPa le 09/03/2005 ARP1.5 Source : Météo-France Exemple de JOST en hiver boréal Vent >50kt à 200 hPa – 09/03/2005

3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale Circulation en haute tropo en hiver boréal 200 hPa 850 hPa H TEJ JOST L’atmosphère tropicale en janvier : vent et lignes de flux (a) 200 hpa (b) 850 hPa Source : Atkinson et Sadler, 1970 Haute troposphère : -Forts vents d’Ouest (40kt) traversant le Pacifique Central Equatorial chap 3.4.1 sommaire chap.3

3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale Circulation en haute tropo en hiver boréal Canal de vent d’ouest sur le Pacifique Central Equatorial en hiver boréal. Vent >30kt à 200 hPa – Carte d’analyse du vent à 200 hPa le 09/03/2005 ARP1.5 Source : Météo-France Ce canal de vent d’O-NO favorise la propagation vers l’équateur des thalwegs voyageant dans le JOST de l’hémisphère Nord. Ces trains d’ondes successifs (thalweg-dorsale) vont alors périodiquement moduler l’activité de la ZCIT sur le Pacifique Central. équateur

3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale Circulation en basse tropo en hiver boréal 200 hPa L’atmosphère tropicale en janvier : vent et lignes de flux (a) 200 hpa (b) 850 hPa Source : Atkinson et Sadler, 1970 850 hPa 5°N Basse troposphère : -Alizés sur Atlantique et Pacifique Est; zone de confluence située entre l’équateur et 5°N -Flux de mousson d’hiver sur le N. de l’Océan Indien, la Chine du S., l’Afrique du Nord (Harmattan) -Flux de mousson d’été sur l’Afrique de l’Est et Madagascar, le Nord de l’Australie et L’Indonésie sommaire chap.3

3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale Tsurface en hiver boréal Température de surface et en janvier. Source : RéAnalyses NCEP 68-90 -Sur continents, les maximums sont situés près des tropiques : vers 25°S sur l’Afrique Australe, l’Amérique du Sud, l’Australie -Sur océans, les maxi. sont situés plus près de l’équateur, notamment sur leurs flancs Est : – vers 2/3°N sur le Pacifique Est et l’Atlantique – mais vers 10°S sur l’Océan Indien et entre 5°N/15°S sur le Pacifique Ouest sommaire chap.3

3.1 Climato tropicale : précipitations en hiver boréal -Sur continent, les maxima de precipitations se situent au niveau de la mousson indonésienne (5°N/15°S), la Zone de Convergence du Pacifique Sud (ZCPS : 5°S/18°S), l’Amazonie (5°N/15°S), l’Afrique Australe et la mousson d’Afrique de l’Est (équateur/20°S) -Sur océan, les maxis se situent au niveau de la ZCIT : - vers 5°N sur Pacifique Est et Atlantique - vers 10°S sur l’Océan Indien Mousson d’Afrique de l’Est et mousson malgache Pôle convectif amazonien ZCIT ZCPS Mousson indonésienne Précipitations (mm/mois) en janvier: moyenne 68-96. Source : RéAnalyses NCEP zones en vert > 200 mm/mois, en jaune > 250 mm/mois Chap 3.2: Océans

Bibliographie chap 3.1 Atlas Bordas historique et géographique, 1985. Editeur Hözel à Vienne Atkinson , G.D., Sadler, J.C., 1970 : Mean Cloudiness and gradient level wind charts over the tropic. USAF Air Weather Service, Technical Report N°215, vol.1 text, vol.2 charts. Atkinson , G.D., 1971 :’Forecaster’s guide to tropical meteorology. USAF, Air Weather Service, Technical Report N°240, 341pp. Rodwell M.J. et Hoskins B., 2001 : Subtropical anticylones and summer monsoons. Journal of Climate, vol.14, p.3192-3211