Impact des processus humides sur les dépressions des latitudes tempérées
Coronel, Benoît
Les objectifs de cette thèse sont d'analyser l'influence des processus humides sur les dépressions des moyennes latitudes en s'intéressant plus particulièrement aux déplacements des dépressions et à la formation des vents forts près de la surface. Ces recherches ont été effectuées à l'aide de simulations idéalisées du modèle de méso-échelle Méso-NH. Étant donné que de nombreuses tempêtes européennes se creusent rapidement en traversant l'axe du courant-jet Atlantique du sud au nord, les simulations mises en place ont consisté à initialiser le modèle à partir d'anomalies d'échelle synoptique placées au sud d'un courant-jet barocline zonal. La première étude s'est focalisée sur l'effet des processus humides sur ce déplacement perpendiculaire à l'axe du courant-jet. Le mécanisme expliquant ce déplacement est dû à l'advection non-linéaire de la dépression de surface par les anomalies cyclonique et anticyclonique d'altitude se trouvant de part et d'autre de la dépression de surface, confirmant ainsi, en présence d'humidité, un résultat connu dans le contexte sec. Plus précisément, les anomalies d'altitude forment un dipôle de tourbillon potentiel orienté sud-ouest/nord-est qui, non seulement déplace la dépression vers le nord perpendiculairement à l'axe du courant-jet, mais retarde également son déplacement vers l'est. L'effet du dégagement de chaleur latente dû aux transitions de phase de la vapeur d'eau vers l'eau liquide et solide est d'amplifier ce mécanisme. En effet, le dégagement de chaleur latente, en créant du PV négatif en altitude, participe au renforcement de l'anticyclone d'altitude qui advecte la dépression vers le nord-ouest. Cependant, les effets directs du dégagement de chaleur latente au niveau de la dépression de surface elle-même est de créer du tourbillon potentiel positif à l'avant de la dépression qui accélère le déplacement vers l'est. Cet effet direct l'emporte sur la tendance vers l'ouest induite par le renforcement de l'anticyclone d'altitude. En définitive, en présence de processus humides, le déplacement se fait ainsi plus vite vers le nord-est. La seconde étude porte sur la formation des vents forts près de la surface et notamment ce qu'on appelle les "sting jets". Ceux-ci se forment lorsque le front chaud se déplace à l'arrière de la dépression et qu'une fracture frontale apparaît. Les "sting jets" sont des jets dont les masses d'air associées descendent rapidement du milieu de la troposphère au niveau de la tête du nuage jusqu'au sommet de la couche limite et peuvent déclencher des vents dévastateurs en surface. Dans le cas où des perturbations synoptiques sont initialisées au sud du courant-jet barocline, le retour en arrière du front chaud se produit, et un "sting jet" peut apparaître tandis que lorsqu'elles sont initialisées sur l'axe du courant-jet, la dépression formée possède un front chaud beaucoup moins actif. En plus de cette initialisation au sud du courant-jet, une résolution spatiale fine, en particulier sur la verticale, est nécessaire pour faire apparaître un "sting jet". Une analyse Lagrangienne permet d'analyser les processus en jeu. Une minorité des particules d'atmosphère présentes dans la zone de 'sting jet' a subi un refroidissement diabatique causé par la sublimation de neige et de graupel. La majorité des parcelles d'air n'a pas subi de refroidissement et correspond à des masses d'air descendant de la tête de nuage dans un environnement globalement neutre vis à vis de l'instabilité symétrique conditionnelle. La descente oblique est colocalisée avec une zone de forte divergence du vecteur Q, due notamment à sa composante parallèle au front chaud. Ainsi, c'est la présence d'un forçage géostrophique en l'absence de force de rappel qui facilite la descente des masses d'air. Enfin, les fortes stabilités en sommet de couche limite paraissent empêcher la pénétration dans la couche limite de subsidences associées au 'sting jet'.
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