Ondes de ressaut Photo prise de l’île du Levant vers l’est, pendant les feux de forêts des Maures, l’été 2003. le Mistral vient de la gauche. La fumée,

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1 Ondes de ressaut Photo prise de l’île du Levant vers l’est, pendant les feux de forêts des Maures, l’été 2003. le Mistral vient de la gauche. La fumée, piégée sous l’inversion, matérialise les ondulations de la surface de discontinuité entre les basses couches turbulentes opacifiées et le flux laminaire, clair au-dessus.

2 Vent et relief Le relief perturbe l ’écoulement de l ’air
…et là, ils contournent le relief. Vent et relief Ici les filets d ’air passent au dessus du relief… Le relief perturbe l ’écoulement de l ’air

3 Le vent contourne le relief.
La vitesse du vent augmente sur les flancs de la montagne. Ceci est également valable pour les extrémités d ’une île (comme la Corse) ou un cap

4 Cas d’un vent non-perpendiculaire au relief
? Vol de pente devant le relief. En cas d’atterrissage en aval, les directions du vent peuvent être très fluctuantes.

5 Le vent passe au dessus du relief
La vitesse du vent augmente progressivement avec la pente. Vent Attention : Cela n ’est valable que pour les faibles pentes. <40° Les vents les plus forts soufflent sur la crête.

6 Inégalités de pente ! Pente montante et écoulement tourbillonnaire :
Vent à contre-courant ! Le coin d’air mort ! Fortes pentes Fortes pentes Fortes pentes Fortes pentes

7 Durée totale du phénomène :
Inégalités de pente Bulles thermiques et turbulences Durée totale du phénomène : 4 à 10 minutes In stationnaire.

8 Inégalités de pente pente descendante et écoulement tourbillonnaire : Atmosphère neutre, pas d’effet de densité. On voit qu’un atterrissage face au vent général, dans le sens montant de la pente, se terminera vent arrière et risquera d’être trop long ! !

9 Franchissement du relief.
Rotors et turbulences sous le vent du relief par vent fort (et masse d’air globalement stable). 110km/h Par situation d’ondes de relief, le vent au sol peut avoir des variations très importantes, aussi bien en vitesse qu’en direction et rendre les atterrissages sportifs. 80 km/h 140 km/h

10 Port de Bastia le 14 janvier 2004

11 Arrivée d’air froid au vent du relief.
Filets d'air décollés du relief Déborde coule puis rebondit On assiste à un recollement des filets d’air et on voit pourquoi le phénomène de ressaut (analogie hydraulique) est quasi-stationnaire.

12 Profil thermique au vent du relief.
Écoulement critique entre torrent…FLEUVE… torrent … Inversion très favorable H, v Toujours l’analogie hydraulique avec une surface libre. C’est le nombre de Froude qui pilote ces écoulements. h,V h,V Impulsion catabatique

13 Nombre de Froude U Fr = N . H METEOROLOGIE DYNAMIQUE: LE FOEHN N.
LE NOMBRE DE FROUDE Nombre adimensionnel Fr est le rapport des forces d’inertie à la flottabilité. Echelle verticale: Fr = U / NH = Ec / Ep Echelle horizontale: Fr = U / NL Nombre de Froude U Fr = N . H N. Ep Ep Ep U0 Ec U > U0 U=U0 U0 U < U0 U=U0 Ec Ec Fr > 1 Surcritique Fr < 1 Sous-critique Ep Ep Saut hydraulique: Fr légèrement < 1 évoluant >1 En hydraulique, on utilise aussi La forme Fr2 = U2 / gH Ec U0 U > U0 U=U0 Fr  1 Saut hydraulique U >> U0 Arnaud WODEY CMIRNE/DPR/PA (PFP version réduite actualisée le 18 / 12 / 2003) 13

14 2 solutions suivant le signe de N
LA FREQUENCE DE BRUNT-VAISSALA N Fz Hydrostatisme Fz = - m g  Z Newton P.F.D. Fz = m z LT-2 L T-2 d2z / dt2 + N2 z = 0 z = - g  Z Fréquence au carré Equation différentielle du 2ème degré (oscillateur harmonique) Pulsation  = N TBV = 2 /  = 2 / N ƒ = 1 / T = N / 2 On pose N2 = g  N fréquence de Brunt-Vaissala (s –1 ou Hz) 2 solutions suivant le signe de N Arnaud WODEY CMIRNE/DPR/PA (PFP version réduite actualisée le 18 / 12 / 2003)

15 METEOROLOGIE DYNAMIQUE: LE FOEHN
LE SAUT HYDRAULIQUE V0 TURB V1 >> V0 Washington University (oceanography Dpt) Arnaud WODEY CMIRNE/DPR/PA (PFP version réduite actualisée le 18 / 12 / 2003) 15

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17 Radiosondage de Lyon L’inversion qui sépare les deux masses d’air est nette vers 2000 m. On enchaîne sur le profil de vent qui est favorable car la vitesse augmente avec l’altitude, sans forte rotation de direction.

18 Profil du vent en amont du relief.
favorable si la vitesse augmente avec l’altitude Si le vent Lenticulaires Vent très fort en écoulement laminaire, mais lignes de flux stationnaires de chapeau Nuage Bien insister sur la rapidité du flux : C’est beaucoup plus vite fait de reculer que d’avancer. Avec du vent à 120 km/h, une gouttelette qui se condense au bord d’attaque d’un lenticulaire, va exister une minute si le bord de fuite est à deux kilomètres sous le vent. Et pourtant le nuage ne bouge pratiquement pas. Cu rotor

19 Argentine Cordillère du vent

20 Rotors et lenticulaire derrière la Sainte Victoire
Le vent vient de la droite. Rotors et lenticulaire derrière la Sainte Victoire

21 Propagation en altitude
Vent faible au-dessus de l’inversion : peu ou pas de laminaire exploitable. Cisaillement en force ou en direction : niveau turbulent bloquant ou gênant. Deuxième inversion avant la tropopause ou tropopause très basse : blocage. Vent faible au-dessus de l’inversion : peu ou pas de laminaire exploitable. Cisaillement en force ou en direction : niveau turbulent bloquant ou gênant. Deuxième inversion avant la tropopause ou tropopause très basse : blocage. Vent faible au-dessus de l’inversion : peu ou pas de laminaire exploitable. Cisaillement en force ou en direction : niveau turbulent bloquant ou gênant. Deuxième inversion avant la tropopause ou tropopause très basse : blocage. Ce qui peut limiter les gains d’altitude.

22 Plafond Planeur .vitesse du vent.
Turbulence de friction 35 kt avec 20 kt au-dessus : c’est bloquant. On voit qu’il peut y avoir des ressauts, du sous-ondulatoire turbulent, avec très peu de laminaire ondulant exploitable par un planeur.

23 Plafond Planeur ,cisaillement de vent.
Couche turbulente

24 Plafond Planeur , 2iémecouche très stable.

25 Nombre de ressauts Avec la masse d’air supérieure juste stable et un profil de vent favorable, les ondes peuvent s’entretenir sur des centaines de kilomètres. Si l’air chaud est très stable : un seul ressaut tout de suite amorti. Si l’air chaud est humide et convectivement instable : un seul ressaut avec les lenticulaires qui bourgeonnent. le sous-ondulatoire peut être désorganisé par la convection diurne . Avec la masse d’air supérieure juste stable et un profil de vent favorable, les ondes peuvent s’entretenir sur des centaines de kilomètres. Si l’air chaud est très stable : un seul ressaut tout de suite amorti. Si l’air chaud est humide et convectivement instable : un seul ressaut avec les lenticulaires qui bourgeonnent. le sous-ondulatoire peut être désorganisé par la convection diurne . Avec la masse d’air supérieure juste stable et un profil de vent favorable, les ondes peuvent s’entretenir sur des centaines de kilomètres. Si l’air chaud est très stable : un seul ressaut tout de suite amorti. Si l’air chaud est humide et convectivement instable : un seul ressaut avec les lenticulaires qui bourgeonnent. le sous-ondulatoire peut être désorganisé par la convection diurne . Avec la masse d’air supérieure juste stable et un profil de vent favorable, les ondes peuvent s’entretenir sur des centaines de kilomètres. Si l’air chaud est très stable : un seul ressaut tout de suite amorti. Si l’air chaud est humide et convectivement instable : un seul ressaut avec les lenticulaires qui bourgeonnent. le sous-ondulatoire peut être désorganisé par la convection diurne .

26 Ondes entretenues.

27 Transition face au vent.
FL 195 FL 115

28 Extension horizontale
Feu de Corbières Tourbillon marginal littoral

29 Stabilité en altitude un seul ressaut.
Moazagotl

30 Par flux de nord, Moazagotl sous le vent des Pyrénées et
sur les Alpes Mur de Foehn Par flux de nord, Moazagotl sous le vent des Pyrénées et

31 Exemple de complexité avec la Corse
Cap Corse SW 96 km/h 27°/16° 51% Exemple de complexité avec la Corse SW 48 km/h 32°/7° % SW 46 km/h 32°/9° % Cap Sagro Bastia E 11 km/h 31°/26° 75% Calvi Le 31/7/1989 à 15h UTC Solenzara W 19 km/h 32°/16° 38% Ajaccio SW 19 km/h 29°/22° % Foehn WSW 35 km/h 29°/21° % Figari

32 L ’effet de foehn Vent Air sec + vapeur d ’eau
Si la particule monte… Que fait la pression?... Elle baisse Que fait alors la température?... Elle baisse aussi Et l ’humidité relative?... Elle croît Que ce passe-t-il quand elle atteint 100% ?… Il y a condensation Air sec + vapeur d ’eau

33 L ’effet de foehn T T + 10 Vent Air sec + vapeur d ’eau
Air saturé + pluie Air sec Air sec très chaud. Air sec + vapeur d ’eau T T + 10 Sous le vent de la montagne : assèchement de la masse d ’air et hausse de la température.

34 Foehn sur les Alpes par flux de nord

35    LE COURANT DE COMPENSATION Courant de compression
Réchauffement dû au courant de compensation Courant de compression d’étage inférieur (turbulent) Il peut être présent ou non. sondage amont  sondage aval Réchauffement d’étage inférieur Courant de compensation d’étages moyen et supérieur (régime laminaire). Il peut parfois descendre pratiquement jusqu’au sol (foehn intense). TOP 1  TOP TOP 2  LCL 2 LCL Inversion thermique (liaison entre les 2 étages) LCL 1

36 NOAA/DLR 14 janvier 2004

37 Instabilité conditionnelle en altitude.
altocumulus instables

38 Lenticulaire bourgeonnant

39 Convection diurne. Désorganisation des ressauts.

40 Prévisions des ondes orographiques en 2004
Ressaut Mou bien marqué puissant

41 fin Fin