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Piet

Les mouvements verticaux à 700 hpa

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Ce sujet n’est autre qu’un petit éclairement concernant les cartes "700 hpa Vertikalbewegung" que l’ont peut trouver dans les paramètres fournis par le modèle GFS.

Froidement, qu’est-ce que ce paramètre nous indique ?

Et bien, tout simplement, il nous apporte des informations sur les mouvements verticaux calculés par le modèle GFS au niveau des 700 hpa (soit approximativement vers 3000 m, l’altitude de ce niveau de pression variant légèrement selon la situation).

La vitesse de ces mouvements verticaux ne sont pas donnés en ici en m/s, mais vous verrez dans l’échelle une graduation en hpa/h. Une particule animée d’un mouvement vertical vers le haut va voir sa pression diminuer, tandis qu’une particule animée d’un mouvement vertical vers le bas va voir sa pression augmenter.

Dès lors :

Les valeurs négatives correspondent à des mouvements ascendants et les valeurs positives à des mouvements subsidents (vers le bas). Plus la variation de pression sera élevée et plus les vitesses verticales (vers le haut ou vers le bas) seront rapides.

Attention: les extrêmes sont traîtres ici, car les couleurs employées pour les fortes ascendances ou subsidences ("descendances") sont presque les mêmes (rose, violet).

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1) Un premier piège dans lequel il ne faut pas tomber est de résumer les mouvements verticaux de la troposphère (= la partie de l’atmosphère qui nous intéresse pour les phénomènes météo) à ce qui se passe vers 3000 m :

-des ascendances vers 3000 m peuvent très bien avoir lieu alors qu’à d’autres altitudes, on a affaire à des mouvements subsidents (vers le bas).

-bon nombre de situations anticycloniques seront marquées par de la subsidence et donc des mouvements verticaux vers le bas, notamment vers 3000 m, alors que les basses couches (surtout à la saison chaude) deviendront nettement convectives l’après-midi et donc accompagnées notamment de mouvements verticaux. (*)

-etc…

2) Un deuxième piège dans lequel il ne faut pas tomber est l’amalgame « ascendance à 700hpa = convection à 700 hpa ».

En effet, comme mentionné plus haut, les vitesses verticales à 700 hpa sont là pour indiquer si, à ce niveau, on a affaire à des ascendances ou à de la subsidence (air descendant), mais il ne faut pas chercher plus.

Or, les ascendances ne sont pas toujours liées à de la convection.

Rappelons (en prenant un raccourci un peu rapide) que la convection est à la base un mode de transfert de chaleur dans un fluide (atmosphère ou autre), dans laquelle vont se coupler des mouvements ascendants (air chaud plus léger s’élevant) et des mouvements descendants (en compensation, air froid plus dense descendant).

Un peu comme dans une marmite d’eau froide que l’on chauffe (par le bas)…

Il existe bon nombre de cas où des ascendances vont être calculées à 700 hpa par le modèle, mais qui ne sont pas associées à des échanges verticaux comme dans le cas de la convection.

Un exemple typique est le soulèvement d’une masse d’air par une autre lors du passage d’un front. Dans ce cas, il y a « soulèvement en bloc » de toute une masse d’air, sans qu’il y ait véritablement d’échange vertical entre les deux.

Les fortes ascendances à 700hpa seront souvent un indicateur de précipitations frontales soutenues, mais si l’air soulevé est « convectivement stable », à moins d’un soulèvement « dynamique » particulièrement marqué, vous aurez peu de chances d’entendre gronder l’orage, malgré une pluie qui peut s’avérer soutenue.

Si au passage du front, l’air soulevé est «convectivement instable», dans ce cas, en plus du soulèvement en bloc d’une masse d’air se rajouteront des mouvements convectifs et c’est alors le cas typique où, dans une zone de précipitations stratiformes (nimbostratus), on retrouve des poches de précipitation à caractère plus instable (cumulonimbus noyés dans la masse des nimbostratus - «embedded Cb»).

Bien sûr, il existe aussi bon nombre de cas où de fortes ascendances à 700hpa seront effectivement associées à une importante convection.

C’est l’éternelle histoire de la condition « nécessaire et suffisante »:

Par exemple, quelqu’un qui a la grippe a de la fièvre, mais toute personne qui a de la fièvre n’a pas nécessairement la grippe….

Ici, des phénomènes convectifs intenses (orages,…) seront marqués par des ascendances à 700hpa, c’est une condition nécessaire.

MAIS toutes les fortes ascendances ne seront pas associées à de la convection : ce n’est pas une condition suffisante.

Pour être sûr que ces mouvements ascendants sont liés à de la convection et il faut, en plus, mettre ce paramètre en regard avec d’autres éléments comme le CAPE, le LI et d’autres indices d’instabilité.

Ou encore… tout bêtement…de vérifier sur les cartes de précipitations du modèle si elles sont d’origine convectives ou pas (chez GFS, les précipitations convectives sont marquées par des petits points rouges). C’est évidemment un indicateur, sans plus (ne jamais prendre un paramètre d’un modèle à la lettre).

Concernant les indices d’instabilité, vous en trouverez un bon condensé sur le site « skystef.be », ici : http://www.skystef.be/storm-indices.htm

Ces indices sont utiles dans les situations orageuses, même s’il ne faut à nouveau pas se baser que sur ceux-ci, ainsi que bien connaître la notice (certains sont adaptés aux orages de masse d’air, d’autres aux situations frontales, etc etc).

Sur GFS, les CAPE et LI sont les indices d’instabilité de base, mais à nouveau, ils sont loin d’être la panacée (une couche d’inversion à un certain niveau peu limiter un risque d’orage de masse d’air alors que les LI semblaient être favorables). Quelques remarques intéressantes sur ce sujet sont fait au 10ème paramètre analysé dans ce lien : http://www.meteociel.fr/FAQ-modeles.php

Voilà, on pourrait encore disserter longuement sur le sujet, mais il faut bien s’arrêter à un moment.

(*) La première décade de septembre 2007 a notamment été déterminée par des courants maritimes de nord-ouest sous contrôle nettement anticyclonique. A 700 hpa (3000 m), les mouvements étaient souvent descendants (subsidence anticyclonique), pourtant ce mouvement descendant de l’air n’atteignait pas les basses couches et, l’après-midi, celles-ci étaient le siège de mouvements convectifs (avec donc des zones d’ascendance) bloqués sous l’inversion de subsidence (souvent entre 1500 et 2000 m, mais pas toujours).

Cette inversion marque la limite ENTRE l’air subsident (descendant) et sec en altitude ET des basses couches instables l’après-midi (vu le réchauffement diurne à cette époque) et assez humides (vu les courants dans ce cas-ci). Il en résultait l’après-midi le ciel typique à cumulus doublés de stratocumulus.

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