Couche limite atmosphérique Conditions frontières.

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1 Couche limite atmosphérique Conditions frontières

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3 Conditions frontières : surface Jusqu ’à maintenant on a calculé les flux comme s ’ils étaient contrôlés rien que par l ’interaction entre la turbulence et les gradients moyens de la quantité transportée. À la surface les flux de chaleur latente et de chaleur sensible sont contrôlés par l ’énergie disponible à la surface et les échanges entre la surface et l ’air se font par échange moléculaire et non turbulent... Le flux de vapeur d ’eau, en absence de précipitation est contrôlé par le flux d ’eau des couches profondes du sol vers la surface.

4 Conditions frontières Atmosphère libre Surface de la planète

5 Transferts de chaleur et humidité à la surface

6 Stationnarité Les mesures de flux faites au niveau de l ’abri (2 m) représentent le flux effectif

7 Bilan d ’énergie à la surface

8 Le premier forçage sur les surfaces continentales est l ’absorption d ’énergie par le sol Variations diurnes de la température Variations diurnes des flux turbulents La température de la surface est déterminée par le bilan de tous les flux d ’énergie à la surface Énergie disponible Eau disponible

9 Bilan d ’énergie à la surface

10 Bilan hydrique à la surface

11 Bilan énergétique à la surface

12 Variations du bilan de surface

13 Types de rayonnement  Rayonnement solaire, K ( < 4  )  Rayonnement tellurique, I ( > 4  )

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15 Les composants atmosphériques interagissent avec les ondes électromagnétiques par: absorption (tellurique + solaire) émission (tellurique) diffusion (solaire) Interaction entre les radiations électromagnétiques et les constituants atmosphériques Interaction entre les radiations électromagnétiques et les constituants atmosphériques

16 Équation de transfert monochromatique pour les radiations de courte longueur d'onde ou solaires Équation de transfert monochromatique pour les radiations de courte longueur d'onde ou solaires Notes de cours de SCA 5002

17 Équation de transfert monochromatique pour les radiations de courte longueur d'onde ou solaires Équation de transfert monochromatique pour les radiations de courte longueur d'onde ou solaires Notes de cours de SCA 5002

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20 Transmissivité de l ’atmosphère La transmissivité de l ’atmosphère pour les courtes longueurs d ’onde est la fraction de la radiation solaire qui atteint la surface. Burridge and Gadd, 1974

21 Transmissivité de l ’atmosphère La radiation solaire qui atteint la surface est: d = jour julien d y = 365.25 d r = 173, solstice d ’été (HN)  r = 23.45 ° (Tropique de Cancer)

22 Albédo de la surface L ’albédo de la surface représente la fraction d ’énergie solaire réfléchie par la surface. Type de surfacealbédo ----------------------------------------------------- océan 0.05 - 0.5 forêt tropicale0.07 - 0.15 conifère0.1 - 0.19 feuillus0.14 - 0.2 sol foncé mouillé0.1 sable mouillé0.1 - 0.25 sable sec0.2 - 0.4 neige fraîche0.65 - 0.95 vieille0.45 - 0.65 L ’albédo dépend: 1) de l ’angle d ’incidence des rayons solaires 2) de l ’état d ’humidité de la surface 3) de la hauteur et type de la végétation

23 Albédo de la surface

24 épinette choux frisé chêne

25 Albédo de la surface

26 Interaction entre la radiation tellurique et l ’atmosphère Interaction entre la radiation tellurique et l ’atmosphère Pour bien calculer le transfert radiatif il nous faut bien connaître la distribution de tous les «gaz à effet de serre» telluriquesolaire

27 Équation de transfert monochromatique pour les radiations de longue longueur d'onde ou telluriques (terrestres et atmosphériques) Équation de transfert monochromatique pour les radiations de longue longueur d'onde ou telluriques (terrestres et atmosphériques) Notes de cours de SCA 5002

28 Radiation net de grand longueur d ’onde à la surface Exemple de paramétrage: Burridge and Gadd, 1974

29 Radiation émise par la surface Type de surfaceémissivité ----------------------------------------- océan 0.95 forêt tropicale0.98 conifère0.98 feuillus0.96 sol foncé mouillé0.98 sable mouillé0.98 sable sec0.90 - 0.95 neige fraîche0.95 vieille0.90

30 Radiation nette à la surface Le jour La nuit

31 Exemple de bilan de surface

32 Types de modèles de transfert radiatif Spectraux (line by line models) Corps gris (flux emissivity or graybody) Par bande (band method) Cobel : schéma radiatif de courtes longueurs d ’onde : une bande schéma radiatif de longues longueurs d ’onde : 232 bandes (presque spectral)