Ch. 2 L’atmosphère : structure et mouvements

1. Ch. 2 L’atmosphère : structure et mouvements Afin d’assurer l’équilibre du bilan radiatif global, l’atmosphère est en perpétuel mouvement, ce qui assure les transferts d’énergie des régions « sources » vers les régions « puits ». Ces mouvements permettent de réduire les différences de températures, mais aussi de pression. Dans l’atmosphère, ces mouvements ce font horizontalement et verticalement. 1) La pression atmosphérique

2. 1) La pression atmosphérique  Voir l’équation hydrostatique en TD  Densité (kg.m-3) Altitude (km) Pression (hPa) F1: Variation de pression et de densité en fonction de l'altitude

3. Atmosphère normalisée : 1013,25 hPa  au-dessus, hautes pressions (HP),  en dessous, basses pressions (BP). Représentations graphiques possibles de la pression atmosphérique : - champ isobarique  tous les points de même pression sont reliés, - topographie d’un niveau de pression  géopotentiel - carte isallobare tous les points de même variation de pression dans le temps sont reliés,

4. Coupe du champ isobarique A B Topographie moyenne de la surface 500 hPa pour l’hémisphère boréal en : A) janvier, B) juillet F2 : Exemples de champ isobarique et hauteur du géopotentiel

5. Cartes de la pression de surface (moyenne annuelle)au niveau de l’Himalaya Ramenée au niveau de la mer En fonction de l’altitude de la surface

6. HP Pression (hPa) 600 BP 700 F3 : Modifications du champ de pression horizontal avec l'altitude en raison d'une différence de température. 800 900 1.000 HP BP Air chaud Air froid BP en surface HP en surface Dynamique F4 : Coupes verticales des niveaux pressions surmontant des BP et HP dynamiques et thermiques Thermique

7. Quelques anticyclones dynamiques et thermiques (moyenne annuelle) Anticyclone des Açores Anticyclone de Sibérie H H H H Anticyclone du Sahara Anticyclone de Ste Hélène H H Anticyclone dynamique Anticyclone thermique

8. Jeu : trouvez l’erreur du prof (un coup de fatigue) Anticyclone des Açores Anticyclone de Sibérie H H H H Anticyclone du Sahara Anticyclone de Ste Hélène H H Anticyclone dynamique Anticyclone thermique

9. Quelques anticyclones dynamiques et thermiques (moyenne annuelle) Anticyclone des Açores Anticyclone de Sibérie H H H Anticyclone de Ste Hélène H H Anticyclone dynamique Anticyclone thermique

10. 2) Relations vent et champ de pression 2.1 La force de gradient de pression horizontale F5 : Force de gradient de pression horizontale. Elle agit à angle droit des isobares. 1004 hPa 1000 hPa 996 hPa 992 hPa

11. BP HP F6 : Vent et pression de surface(moyenne annuelle)

12. 2.2 La force de Coriolis Elle dévie l'air vers la droite de sa trjectoire dans l'hémisphère nord et vers la gauche de la trajectoire dans l'hémisphère sud F7 : Déviation de Coriolis

13. Considérez le mouvement d'une balle lancée sur un plateau immobile. La balle se déplace en ligne droite.

14. Maintenant, considérez le mouvement de la même balle lancée sur un plateau tournant. La balle est déviée de sa trajectoire vers la droite du mouvement car le point en périphérie possède une vitesse linéaire plus rapide que les points situés vers l'intérieur du disque. Si le plateau tourne en sens inverse la balle sera déviée vers la gauche par rapport à la trajectoire initiale.

15. En réalité la balle se déplace en ligne droite (pour un observateur situé en dehors du système). La déviation n'est apparente que pour l'observateur qui est sur le système, c'est pourquoi on pourquoi on parle de déviation apparente.

16. Department of Atmospheric Sciences (DAS) at the University of Illinois at Urbana-Champaign. Ce que voit un observateur qui se trouve sur un manège tournant (le manège remplace le plateau).

17. Un projectile est tiré depuis le pôle nord en direction de l'Europe. En raison de la rotation de la Terre ce projectile arrivera en Amérique du Sud. La déviation engendré par la force de Coriolis amène l'objet à être dévié vers sa droite par rapport au sens de déplacement. Il en va de même pour les vents. Dans l'hémisphère sud, la déviation se fait vers la gauche par rapport au sens du déplacement. C = 2ω.V.sin(L) ω : vitesse angulaire de la rotation de la Terre (7,27 x 10-5 radians.s-1) V : la vitesse du corps en déplacement L : la latitude

18. F7 : Déviation du flux sous l'effet de la force de Coriolisdans l'hémisphère nord. Géostrophisme : le vent circule parallèlement aux isobares en raison de l'équilibre existant entre la force de gradient de pression et la force de Coriolis.

19. Comment le vent circule-t-il autour des hautes et basses pressions de l'hémisphère nord ? Force de gradient de pression Force de Coriolis Si la circulation se fait parallèlement aux isobares les vents tournent dans le sens des aiguilles d'une montre autour des hautes pressions et inversement autour des basses pressions. Les sens de circulation sont inversés dans l'hémisphère sud.

20. 2.3 La force de friction F8: Effet de la force de friction (hémisphèrenord). Sous l'effet de cette force le vent recoupe les isobares : la vitesse diminue en raison de la friction, la force de Coriolis diminue elle aussi. Le vent a alors tendance à suivre la force de gradient de pression et recoupe les lignes isobares. Ceci est vrai à proximité de la surface. En altitude le vent est géostrophique (// aux isobares).

21. F9 :Vents et pression de surface (moyenne annuelle) De façon générale la circulation atmosphérique tend à combler les différences de pression entre HP et BP de surface.

22. BP BP HP HP HP BP HP HP HP BP

23. BP BP HP HP HP BP F9 : Vents et pression de surface (moyenne annuelle) HP HP HP BP Distribution latitude/vitesse du vent

24. Correspondance entres la position géographique des BP et HP et la distribution des vitesses et directions de vents BP BP HP HP HP BP HP HP HP BP