Physique et atmosphère : force de gradient de pression

Présentation au sujet: "Physique et atmosphère : force de gradient de pression"— Transcription de la présentation:

1 Physique et atmosphère : force de gradient de pression

2 Forces dans l ’atmosphère : la force de gradient de pression
La direction de cette force est toujours des hautes pressions vers les basses pressions. À la verticale À l ’horizontale PGF = 8 mb/100 km PGF = 999 mb/50 km PGF (proche de la surface) = 10 mb/0,1 km

3 Forces dans l ’atmosphère : la force de gradient de pression
Direction Grandeur La force de gradient de pression est toujours dirigée vers les basses pressions et perpendiculaire aux isobares. Sa grandeur est déterminée par la valeur du gradient de pression Tout près de la surface les variations verticales de pression sont fois supérieures au variations horizontales de pression. Puisque l ’ordre de grandeur des composantes de la force de gradient de pression horizontales et verticale sont si différentes on les traite séparément.

4 Forces dans l ’atmosphère : la force de gradient de pression verticale
À la verticale il s ’établit un quasi équilibre entre la force de gradient de pression et la force de gravité C ’est un des équilibres les plus importants dans l ’atmosphère. On le nomme l ’équilibre hydrostatique Équilibre hydrostatique : la force nette verticale appliquée à l ’air atmosphérique est nulle. Il n ’y a pas d ’accélérations.

5 Forces dans l ’atmosphère : la force de gradient de pression verticale
Forces appliquées au parallélépipède A x dz, de masse M : z force de gradient de pression - A P2, z2 dz P1, z1 force de gravité y x

6 Forces dans l ’atmosphère : la force de gradient de pression verticale
dz P2, z2 P1, z1 x y z Équilibre vertical ==> Suite au tableau

7 Équation hydrostatique
+ Suite au tableau

8 Profil vertical de pression
La variation de pression pour une atmosphère isotherme est une fonction exponentielle décroissante de l ’altitude z Équation barométrique

9 Profil vertical de pression
Équation barométrique Équation des gaz parfaits

10 Forces dans l ’atmosphère : la force de gradient de pression horizontale
À voir en détaille plus tard La force de gradient de pression horizontale est toujours dirigée vers le centre d ’un cyclone La force de gradient de pression horizontale est toujours dirigée vers le la périphérie d ’un centre de haute pression

11 Forces dans l ’atmosphère : la force de gradient de pression horizontale
b

12 Cartes de pression de surface
Les stations météorologiques ne sont pas toutes situées au niveau de référence : le niveau de la mer. Ceci est une grande source d ’erreurs. Comment corriger ceci?

13 Carte de pression de surface
Chaque 100 m correspond approximativement à une diminution de pression de 10 mb

14 Notion de géopotentiel
Le travail fourni contre le champ gravitationnel, en déplaçant une masse m, entre deux points, ne dépend pas du chemin parcouru. Ceci veut dire que nous pouvons définir une fonction scalaire  telle que son gradient est égale à la force de gravité par unité de masse.

15 Notion de géopotentiel
Travail réalisé pendant le déplacement d’une parcelle d ’air de masse m dans le champ de forces de la Terre La différence de potentielle entre deux niveaux séparés de la distance z est défini par

16 Notion de géopotentiel
Le géopotentielle associé au niveau d ’altitude est sera Où est la latitude

17 Équation hypsométrique
Lois des gaz parfaits Équation hydrostatique Hauteur géopotentielle Discussion

18 Comparaison entre z et Z
Altitude géométrique: z Hauteur géopotentielle: Z Discussion

19 Pause