Les dépressions polaires

1. Par Danahé Paquin-Ricard Les dépressions polaires Image du satellite NOAA-9 d’une dépression polaire au-dessus de la mer de Barent le 27 février 1987. (S. Businger, Department of Meteorology, University of Hawaii)

2. Plan • Description • Caractéristiques • Structure 3D • Dynamique • Physique /Exemple • Présentation du cas du 27 au 29 janvier 2004 • Conditions favorables • Formation • Intensification • Comblement • Conclusion

3. 1.1 Caractéristiques • Définition: cyclone maritime petit (mésoéchelle) et intense qui se forme au nord (pour l’hémisphère nord) de la zone barocline (front polaire) • Situation géographique: • Naissance au-dessus des océans où de l’air froid est advecté au-dessus d’eaux plus chaudes (mers nordiques) • Rapide diminution lorsque le cyclone se retrouve au-dessus des terres • Situation temporelle: surtout l’hiver pour l’hémisphère nord (octobre à avril) • Durée: de 3 à 36 heures • Vents: 60 km/h minimum (vagues de 5 m) • Nuages: spirale de nuages avec un œil central plus chaud (l’analogue d’un ouragan) • Échelle horizontale: 200 à 1000 km de diamètre

4. 1.2 Structure 3D • Échelle horizontale : 200 à 1000 km • Structure: • Spirale de nuage: • Vents très forts autour du cœur • Mouvements ascendants très intenses • Nuages convectifs • Cœur: • Air chaud • Vents faibles • Subsidence (faible) • Absence de nuages (oeil)

5. 2.1 La dépression polaire du 27 janvier 2004 • Formation de deux dépressions polaires au nord de la Norvège, derrière le Front Arctique dans la nuit du 28 janvier entre 00h00 et 02h00. • Le système se dirige vers le sud et la dépression la plus au sud termine sur l’Écosse vers 15h00 le 28 janvier. • La deuxième dépression continue sa course et bifurque vers la frontière de l’Allemagne et des Pays-Bas et meure vers 06h00 le 29 janvier. Cas tiré du site: http://www.zamg.ac.at/docu/Manual/SatManu/main.htm Les cartes météo proviennent du modèle Hirlam de l’Institut Royal de Météorologie Hollandais (KNMI) .

6. 28 janv. 12h00

7. 2.2 Conditions favorables • Zone barocline peu profonde • Air froid advecté au-dessus de l’océan plus chaud • Inversion de température • Soulèvement d’air par convection • Condensation et relâchement de chaleur latente

8. 2.2 Conditions favorables du 27 janvier 2004 • 00h00: • Basse pression au nord de la Norvège • Vents du N entre la Norvège et l’Islande • Nuages convectifs apparaissent

9. 2.2 Conditions favorables du 27 janvier 2004 • 06h00: • Front Arctique entre la Norvège et l’Islande • La température diminue avec le passage du front Magenta: hauteur du niveau 1000 hPa Cyan: hauteur du niveau 500 hPa

10. 2.2 Conditions favorables du 27 janvier 2004 • 18h00: • Front Arctique descend vers le sud Violet: w à 850 hPa

11. 2.2 Conditions favorables du 27 janvier 2004 • 18h00: • 3 basses pressions à la surface (987 hPa), 2 à 500 hPa Magenta: hauteur du niveau 1000 hPa Cyan: hauteur du niveau 500 hPa

12. 2.2 Conditions favorables du 27 janvier 2004 • 18h00: • Advection de tourbillon positive à 500 hPa Vert: Advection de tourbillon positive à 500 hPa

13. 2.3 Formation • Hypothèse CISK (conditional instability of the second kind) pour une atmosphère initialement instable : • Turbulence initiale • Convergence et ascendance • Condensation et relâchement de chaleur latente • Réchauffement et expansion • Pression de surface diminue • Augmentation du gradient de surface à l’horizontale • Augmente convergence • ...

14. 2.3 Formation le 28 janvier 2004 • 00h00: • 3 centres de basses pression en surface (min: 987 hPa) • Creux en surface et à 500 hPa au-dessus de la mer du Nord Magenta: hauteur du niveau 1000 hPa Cyan: hauteur du niveau 500 hPa

15. 2.4 Intensification le 28 janvier 2004 • 06h00: • Front Arctique descend vers le sud • Gradient de température diminue au-dessus de la mer du Nord Violet: w à 850 hPa

16. 2.4 Intensification le 28 janvier 2004 • 06h00: • Basses pressions de surface diminues faiblement en intensité et se dirige lentement vers le sud • 2 dépressions polaires sont maintenant visibles: 62N/02W et 67N/02E • Modèle surestime la pression de la DP 2 de 6 hPa 2 1 Magenta: hauteur du niveau 1000 hPa Cyan: hauteur du niveau 500 hPa

17. 2.4 Intensification le 28 janvier 2004 • 12h00: • Présence de nuages associés au Front Arctique • Front Arctique s’étend jusqu’à 450 hPa en altitude Violet: w à 850 hPa

18. 2.4 Intensification le 28 janvier 2004 • 12h00: • DP 1 approche de l’Écosse • Rafales de vents enregistrées à 60 nœuds (≈ 110 km/h) Magenta: hauteur du niveau 1000 hPa Cyan: hauteur du niveau 500 hPa

19. 2.4 Intensification le 28 janvier 2004 • 18h00: • DP 1 : meure en touchant l’Écosse, ses restes au-dessus de la mer du Nord • DP 2 s’intensifie • Front Arctique descend encore vers le sud Violet: w à 850 hPa

20. 2.4 Intensification le 28 janvier 2004 Rouge: Adv. de T + Bleu: Adv. de T - Noir: w Gris: signal satellitaire • 18h00: • Advection de T + jusqu’à 600 hPa • Advection de T – au-dessus Instabilité → Intensification ?

21. 2.4 Intensification le 28 janvier 2004 Rouge:  + Bleu:  - Noir: w Gris: signal satellitaire • 18h00: • Mvt ascendant au centre de la DP et maximum à 750 hPa

22. 2.4 Intensification le 28 janvier 2004 • 18h00: • Advection de tourbillon + à l’arrière de la DP2 et au-dessus des restes de la DP1 Vert: Advection de tourbillon positive à 500 hPa

23. 2.4 Intensification le 29 janvier 2004 • 00h00: • Basses pressions vers le Danemark • Vents du Nord-Ouest entraînent la DP vers la Baie dHelgoland Magenta: hauteur du niveau 1000 hPa Cyan: hauteur du niveau 500 hPa

24. 2.4 Intensification le 29 janvier 2004 Rouge:  + Bleu:  - Noir: w • 00h00: • Mvts ascendants au centre de la DP • Mvt descendant faible à 700 hPa au centre: l’œil de la DP

25. 2.5 Comblement • Lorsque la DP touche terre: • Source de vapeur d’eau disparaît • Source de chaleur sensible disparaît • La friction à la surface augmente → augmente la convergence → augmente la pression de surface dans le centre de la DP (faible effet) • La DP perd ses caractéristiques et s’affaiblie rapidement

26. 2.5 Comblement le 29 janvier 2004 • 06h00: • Basses pressions au-dessus du Danemark • La DP touche terre: Allemagne et Pays-Bas • Rafales de vents et de neiges (max de 128 km/h enregistré aux Pays-bas) qui diminuent rapidement par la suite Magenta: hauteur du niveau 1000 hPa Cyan: hauteur du niveau 500 hPa

27. 3. Conclusion • Conditions favorables: • Advection d’air froid sur eau chaude • Basse pression en surface • Intensification / Déplacement: • Hypothèse CISK • Advection de tourbillon ? • Vent • Comblement: • En touchant terre, ces sources sont coupées

28. Merci! Questions ?