Couche limite atmosphérique

1. Couche limite atmosphérique Micrométéorologie

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

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

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

16. Équations caractérisant l ’écoulement d ’un fluide incompressible stratifiéet stationnaire Conservation de la masse Équation de mouvement Équation d’énergie

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

18. Couche limite thermique

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

20. Convection

21. 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.

22. 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

23. 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 ?

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

25. Évolution diurne de la CLA: région anticyclonique

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

27. Couche limite convective ou couche de mélange

28. Profils typiques de la CLA pendant le jour

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

30. Profils typiques de température et de vent dans la CLA nocturne

31. Panaches de fumée et évolution de la CLA

32. 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

33. 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