III- CLA moteur des échanges Définition de la CLA

Transcription

1 Définition de la CA Couche imite atmosphérique: Zone de l atmosphère directement influencée par la surface terrestre. Forçages surfaciques Frottement Évaporation Transfert de chaleur Émission de polluants Obstacles

2 Epaisseur de la CA Difficile de définir une hauteur de CA e poids de l air et la divergence horizontale en basse altitude associées aux HP déplacent les masses d air de la CA vers les BP.

3 Notion de Température potentielle C est la température d une particule d air ramenée de façon adiabatique au niveau du sol Θ = T P o P R / C d p Θ et T doivent être exprimées en K P est exprimée en Pa Q = 0 Θ = cte P Τ C p = 1004 J/kg.K, C v =717 J/Kg.K R d = 287 J/Kg.K, γ = 1.4

4 Accélération d une particule d air z + dz z 0 Tp ρg T(z) + dt T 0 (z) Dynamique : Σ F = mγ Equation d état : P = ρr d T Hydrostatique : dp/dz = -ρ g 1 er principe : dq = mc p dt + mgdz Pour un déplacement de la particule z : ρ p g γ = g z θ θ z Si Si θ < 0 z θ > 0 z alors γ > 0 la particule poursuit sa course: atmosphère instable alors γ < 0 la particule retourne à sa position initiale: atmosphère stable

5 Altitude Altitude Altitude Stabilité de l atmosphère NEUTRE T Θ T Altitude Altitude Altitude INSTABE T Θ STABE Θ

6 M :Mixed layer Atmos. mélangée R : Residual layer Couche résiduelle SB : Stable layer Couche stable Surface convective layer (SC) Convective layer C

7 Variabilité nycthémérale

8 Impact de la saison FA : Free Atmosphere R : Residual ayer SB : Stable M : Mixed (mélangée) CI : Capped Inversion

9 Impact du cycle nycthéméral sur la dispersion

10 Situation matinale Hiver Après la nuit - Hiver A midi - Hiver

11 Dynamique de la CA près des côtes a brise de mer H T s H isobars Air au-dessus de la mer reste plus froid que l air chauffé au-dessus de la terre. es gradients de température et de pression sont les plus importants proche de la plage c est là où la brise est la plus forte

12 Dynamique de la CA près des côtes a brise de terre H isobars T s Pendant la nuit, la terre se refroidie plus vite. a redistribution de température et donc de pression donne naissance à la brise de terre. Brise de terre est moins intense que la brise de mer

13 Dynamique de la CA en montagne Fr π. U = N. h avec N 2 = g Θ Θ z Fr : Nombre de Froude N : fréquence de Brunt Väsäilä (s -2 )

14 Dynamique de la CA en montagne Fr=0.1 Fr=0.5 Fr=1.5 Fr=0.1

15 H Vent de vallée catabatique Dynamique de la CA en montagne H Fond de vallée H Épaisseur varie entre 10 et 400 m Vitesse de 1 à 8 m/s Vent de vallée anabatique H Fond de vallée

16 Dynamique de la CA en montagne R z z O inversion M E θ O R E θ M R M z Warm R z O inversion M E θ O Cool pool E θ z Warm R z O M θ E O R Cool pool E θ

17 Dynamique de la CA en montagne : exercice En partant de l équation du mouvement écrite ci-dessous et en supposant un écoulement stationnaire dans une vallée de petite taille pour laquelle les vents transverses seront négligés, donner une expression approchée et tracer la vitesse moyenne u du vent catabatique en fonction de l abscisse x. On donne h = 20 m, a = 10, T e = 10 C et T v = 0 C, C D = 0,005 u t + u u x + v u y = g Te T T e v sinα + f c v C D u h 2 z u h x α Fond de vallée x