Couche limite atmosphérique

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1 Couche limite atmosphérique
Micrométéorologie Définition La couche limite atmosphérique est la partie de l’atmosphère en contact avec la surface terrestre, directement influencée par la présence de celle-ci

2 Table de matière CLA : Micrométéorologie Pourquoi étudier la CLA
Facteurs déclencheurs de la turbulence Caractérisation de la CLA aux latitudes moyennes sur les continents couche limite diurne couche limite nocturne

3 Micrométéorologie Étude des phénomènes atmosphériques et processus
à la petite échelle : micro et local Le domaine de la micro météorologie est limité aussi aux phénomènes observés dans la couche limite atmosphérique

4 Qualité de l’air :Transport et diffusion des polluants; déposition des polluants sur la surface terrestre et surfaces d’eau; prévisions de qualité d’air local ou régional; sélection des sites d’emplacement des usines et d’autres sources de pollution; sélection de sites de surveillance de qualité de l’air; opérations agricoles comme épandage d’insecticides et autres; opérations militaires. Meso-météorologie : couche limite urbaine et île de chaleur; brise de mer et de terre; vents locaux; développement de «fronts» et de dépressions. Macro-météorologie : prédictibilité atmosphérique ; prévisions à long terme; localisation des stations météo; circulation générale et modélisation climatique. Agro-météorologie et foresterie : prévision des températures de surface et de gel au sol ; température et humidité du sol; évapotranspiration ; bilan radiatif au dessus de la canopée; protection des cultures des vents et du gel; mesures de protection du pour prévenir l’érosion: effets des pluies acides. Planification et gestion urbaine : chauffage et climatisation; effets des vents sur les structures; protection contre le vent, l’accumulation de neige; mesures de control de pollution. Océanographie physique : prévision des raz de marée; prévisions de l’état de la mer; dynamique de la couche de mélange maritime; mouvements de la glace dans les océans; modélisation de la circulation océanique; navigation.

5 Applications Qualité de l’air : Transport et diffusion des polluants;
déposition des polluants sur la surface terrestre et surfaces d’eau; prévisions de qualité d’air local ou régional; sélection des sites d’emplacement des usines et d’autres sources de pollution; sélection de sites de surveillance de qualité de l’air; opérations agricoles comme épandage d’insecticides et autres; opérations militaires.

6 Applications Meso-météorologie :
couche limite urbaine et île de chaleur; brise de mer et de terre; vents locaux; développement de «fronts» et de dépressions. Macro-météorologie : prédictibilité atmosphérique ; prévisions à long terme; localisation des stations météo; circulation générale et modélisation climatique.

7 Applications Agro-météorologie et foresterie :
prévision des températures de surface et de gel au sol ; température et humidité du sol; évapotranspiration ; bilan radiatif au dessus de la canopée; protection des cultures des vents et du gel; mesures de protection pour prévenir l’érosion: effets des pluies acides.

8 Applications Planification et gestion urbaine :
chauffage et climatisation; effets des vents sur les structures; protection contre le vent, l’accumulation de neige; mesures de control de pollution.

9 Applications Océanographie physique : prévision des raz de marée;
prévisions de l’état de la mer; dynamique de la couche de mélange maritime; mouvements de la glace dans les océans; modélisation de la circulation océanique; navigation.

10 C.L. dynamique et thermique
Selon l ’origine de l ’instabilité on a: Turbulence dynamique Turbulence thermique

11 Équations caractérisant l ’écoulement d ’un fluide incompressible
Conservation de la masse Équation de mouvement

12 Paramètre de stabilité
Équation de mouvement

13 Nombre de Reynolds critique
Expérimentalement, en laboratoire on obtient:

14 Instabilité dynamique

15 Instabilité dynamique

16 Couche limite dynamique atmosphérique
Est la région au voisinage du sol dans laquelle se répercute directement, par «viscosité», l ’adhérence de l ’écoulement au sol.

17 Nombre de Reynolds typique de la CLA
Valeurs caractéristiques de l ’écoulement atmosphérique dans la CLA Toujours turbulente!!!

18 Équations caractérisant l ’écoulement d ’un fluide incompressible stratifié et stationnaire
Conservation de la masse Équation de mouvement Équation d’énergie

19 Nombre de Rayleigh pour un gaz parfait
Dans l ’atmosphère ?? Vérifiez

20 Couche limite thermique

21 Couche limite thermique
Zone de l ’atmosphère au voisinage du sol dans laquelle la variation diurne du rayonnement solaire est directement perceptible.

22 Convection

23 CLA La couche limite atmosphérique est caractérisée
par un écoulement dynamiquement instable donc turbulent. La stratification thermique de la couche limite peut contribuer à diminuer ou à augmenter la turbulence.

24 Hauteur de la couche limite ?
Elle dépend de 2 facteurs : 1) de l ’intensité et type de turbulence 2) de la divergence de masse due à l ’écoulement à grande échelle

25 Température potentielle versus température
L ’étude de la stabilité thermique d’une couche de l’atmosphère est facilité si on représente les profils thermiques de celle-ci en fonction de la température potentielle virtuelle ?

26 Évolution diurne de la CLA
typique des latitudes moyennes, sur les continents et dans une situation anti-cyclonique (système d’hautes pressions)

27 Évolution diurne de la CLA: région anticyclonique

28 Évolution diurne de la CLA: région anticyclonique
Discussion : couche limite sur les océans ?

29 Couche limite convective ou couche de mélange

30 Profils typiques de la CLA pendant le jour

31 Couche limite nocturne ou stable
FA EZ RL SBL SBL = couche stable nocturne FA = atmosphère libre EZ = zone d’entraînement (résiduelle) RL = couche résiduelle

32 Profils typiques de température et de vent dans la CLA nocturne

33 Panaches de fumée et évolution de la CLA

34 À retenir Domaine d ’étude de la micrométéorologie
Définition de couche limite Principaux facteurs qui définissent l ’épaisseur et la structure de la couche limite atmosphérique Stabilité dynamique: nombre de Reynolds

35 À retenir Stabilité statique : Nombre de Rayleigh, température potentielle virtuelle Évolution de la couche limite atmosphérique Structure de la couche limite diurne Structure de la couche limite nocturne