Pratique 1 : Analyse d échelle

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1 Pratique 1 : Analyse d échelle 1) Calculez l épaisseur de la couche atmosphérique délimitée par les niveaux de pression 1000 hpa et 700 hpa dans lle cas : a) D une masse d air polaire (A) où la température moyenne est de -20 C; b) D une masse d air maritime tropicale (mt) où la température moyenne est de 20 C. 2) Calculez le nombre de Rossby et le nombre de Reynolds pour chacun des phénomènes décrits dans le tableau suivant, en sachant qu ils sont observés à la latitude de ±45 : Type de système Échelle horizontale (L) Échelle verticale (H) Front froid 50 km 1-2 jours Tornade 100 m Minutes Cumulus 1 km 10 minutes a) Tirez des conclusions par rapport aux forces importantes dans la description du mouvement de ces systèmes. b) En quelles conditions les forces de viscosité sont importantes? 3) Supposez que les échelles qui figurent dans le tableau ci-dessus sont valides pour des systèmes à n importe quelle latitude. a) Calculez le nombre de Rossby aux latitudes 0, 10, 30, 45, et 90. b) À quelle(s) latitude(s) l approximation géostrophique peut être appliquée et avec quelle précision? 4) Quelles termes de l équation horizontale de mouvement peuvent être négligés dans le cas d une dépression synoptique si on veut avoir une précision de : a) 10 %? b) 1 %? c) 0,1 %? 5) Faites une estimation des vitesses du vent géostrophique à Little Rock, Arkansas à 00 UTC, le 15 février 2003 à la surface, à 700 mb, 500 mb et 300 mb, en utilisant les mesures des stations des cartes de surface et d altitude. Comparez le vent géostrophique à chaque niveau avec la vitesse du vent mesurée. Page 1

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4 Pratique 2 : Préparation pour le premier examen 1) Calculez l épaisseur de la couche atmosphérique délimitée par les niveaux de pression 1000 hpa et 700 hpa dans le cas : a) D une masse d air polaire (A) où la température moyenne est de -20 C; b) D une masse d air maritime tropicale (mt) où la température moyenne est de 20 C. 2) Dans la figure 2.1 les deux croix encerclées représentent deux localités à la même longitude et distancées de 50 km. La localité à plus basse latitude est une station météorologique. Dans la station météorologique le vent est de nord-est et d intensité égale à 20 m/s. et l air se réchauffe par radiation à un taux de 1 C/h. Quelle est le changement de température observé dans cette station en sachant que la température mesuré à 50 km au nord de la station est de 3 C inférieure à la température de la station? Figure 2.1 3) Des observations météorologiques faites dans un front froid orienté selon un cercle de latitude montrent un vent du nord de 10 m/s dans une station au nord du front et des vents du sud de 5 m/s au sud du front. La distance entre les deux stations est de 100 km. Supposez que ces vents représentent bien les vents dans la couche limite atmosphérique (1 kilomètre d épaisseur) et que la vitesse à la surface est nulle. Calculez la vitesse verticale au dessus de la couche limite (à 1 km d hauteur) en supposant que les variations de densité de l air dans le premier kilomètre de l atmosphère sont négligeables. 4) Les isolignes de l épaisseur de la couche atmosphérique délimitée par les niveau de pression de 1000 mb et 500 mb sont représentées dans les cartes météorologiques à 60 mètres d intervalle. À quelle variation de température moyenne correspond cette variation d épaisseur. 5) La figure 2.2 montre une carte montrant les isobares au niveau de la mer, où il est visible un fort centre de basse pression. a) Calculez la force de gradient de pression horizontale entre le centre de basse pression et le centre de haute pression localisé à west, en supposant que la densité de l air est de 1 kg/m 3. à cette latitude, un degré de longitude équivaut (approximativement0 à la distance de 28 km. Page 4

5 b) Une parcelle d air de 1 kg est initialement au repos à 175 W, 75 N. En quelle direction se déplacera initialement la parcelle sous l action du champ de pression représentée dans la carte? c) Si la seule force agissant sur la parcelle est celle due au gradient de pression après combien de temps la vitesse de la parcelle sera de 35 m/s? d) Quelles sont les autres forces qui vont agir sur la parcelle, une fois que celle-ci commence sont mouvement? Figure 2.2 : Pression au niveau de la mer. Page 5