Phénomènes significatifs pour l aéronautique: Orages et convection profonde

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1 Phénomènes significatifs pour l aéronautique: Orages et convection profonde TREND Techniques empiriques de prévision des orages

2 Contenu Conditions nécessaires à la convection: Instabilité Humidité de basses couches Méchanisme déclencheur La prévision des orages pour l aviation : Analyse et diagnostic Harmonie avec les autres prévisions Le paradoxe de la prévision des orages 2

3 Fondamentaux sur les orages Analyse composite et concomitante des 3 conditions nécessaires Les 3 conditions nécessaires i. Instabilité ii. Humidité de basses couches iii. Méchanisme ascendant ( déclencheur ) 3

4 Concomitance des 3 conditions nécessaires Humidité de basses couches Instabilité Concomitance des 3 conditions orage? Convergence de basses couches 4

5 Instabilité thermodynamique a) Théorie de la particule: classification de l instabilité à l aide d un diagramme aérologique/ comparaison de l environnement de la particule avec les gradients adiabatiques et saturés b) L indice de soulèvement, (ici Li), un standard pour fixer l instabilité thermodynamique? Indices de référence pour l instabilité thermodynamique: Indices de gros temps, par Ryan Knutsvig, Grand Forks, North Dakota, USA: 5

6 a) Théorie de la particule Classification de l instabilité à l aide d un diagramme aérologique Comparaison de l environnement de la particule (ici ELR) avec : les gradients adiabatiques (ici DALR) les gradients adiabatiques saturés (ici SALR) 6

7 Stabilité des couches atmosphériques pour différents environnements de la particule et pour des petits déplacements DALR ELR (B) SALR ELR (C) isotherme ELR(A) ELR (D) Instabilité absolue Instabilité conditionnelle Stabilité absolue 7

8 b) Indice de soulèvement (Li) Li= T 500 -TP 500 Où Li ( C) est l indice de soulèvement, T 500 est la température ( C) de l environnement à 500 hpa, TP 500 est la température ( C) d une particule soulevée adiabatiquement de la surface jusqu à son niveau de condensation (LCL) et ensuite, de manière pseudo-adiabatique jusqu à 500 hpa. (dans le soulèvement, on utilise le rapport de mélange moyen des 1000 premiers mètres ainsi que les températures observées ou prévues de la surface) 8

9 Interprétation de l indice de soulèvement Si Li < -2.0 Les orages sont possibles Vous noterez que les conditions locales peuvent qualifier ce seuil Il est nécessaire de procéder à une étude climatologique pour fixer réellement ces seuils de Li 9

10 Diagramme incliné T / LogP : 23 UTC 17/01/01 Li = -5.2º C (Fort) Les orages sont mentionnés 10

11 Instabilité conditionnelle tropicale L atmosphère des régions tropicales est généralement en instabilité conditionnelle La divergence de HT renforce la convergence de basses couches (BT) En région terrestre Réchauffement diurne de surface L instabilité s accroît Maximum d activité orageuse en fin d après-midi Sur l océan Refroidissement nocturne du sommet des nuages L instabilité s accroît Maximum d activité orageuse tôt le matin 11

12 Humidité de basses couches Image de la prochaine diapo: climatologie des orages en Australie Isokérauniques lignes d égale occurrence d orages Observation: En région tropicale, concentration des orages en bordure cotière Comparaison des poids moléculaires: H 2 0 < [Air sec] moyen ρ [air humide] < ρ [air sec] l air humide est plus instable que l air sec! l air humide renforce la convection La température du point de rosée (en º C) est une mesure du contenu en vapeur d eau Analyse de la température du point de rosée de basses couches à l aide d isolignes Td 12

13 Climatologie du nombre de jours d orage en Australie 13

14 En quoi les flux de basses couches vont renforcer les soulèvements? Facteurs préférentiels de l activité orageuse L orographie (e.g., montagnes) Interactions entre les courants sortants des CB La convergence synoptique et locale des vents Les discontinuités i. Frontales ii. Lignes séches : un fort gradient d humidité de basses couches iii. Frontière séche/humide Talweg: associé à un courant de basses couches cyclonique et ascendant Cyclone tropical: convergence de basses couches de grande échelle 14

15 soulèvement orographique Les montagnes et la convection convergence d aval effet de sillage canalisation 15

16 Interactions entre courants de gravité orageux nouvelles cellules se formant dans la zone de rencontre rencontre des courants de gravité nuages en arc 16

17 Front de brise de mer et convergence de brises de mer sur une île orage brise de mer zone de convergence mer terre 17

18 Fronts froid et chaud Discontinuités de température à l échelle synoptique 18

19 Exemple: Front froid vents convergents lignes de flux zone de convergence 19

20 Talweg un talweg est associé à une ligne de convergence de basses couches le courant cyclonique est associé à une ligne de convergence de basses couches Particulièrement coté Est et polaire du flux 20

21 Talweg pré-frontal vents convergents lignes de flux zone de convergence 21

22 Convection le long d un talweg talweg 22

23 Discontinuités d humidité Ligne séche e.g., au nord de l Australie Le gradient de Td devient intense Ce qui indique une frontière air humide/ air sec L air humide est plus instable que l air sec Déclenche une circulation locale Peut initialiser la convection Frontière air humide/ air sec L air humide est plus instable que l air sec Déclenche une circulation locale Peut initialiser la convection Souvent associée à des orages violents 23

24 Méthode de prévision des orages pour l aéronautique Observations Analyses Interactions Météo grand public / Episodes violents / Météorologie aéronautique Diagnostics des orages Techniques de prévision des orages Echelles de temps et prévision des orages Le paradoxe de la prévision des orages 24

25 Observations Observations Données satellites Imagerie RADAR Sondages vent-température en altitude Observations de surface METARs / SPECIs et observations synoptiques AMDARs Alertes à partir des observations Conséquence sur la veille météo Est-ce que l information aéronautique nécessite un amendement ou pas? 25

26 Analyses Analyse manuelle des pointages synoptiques Toutes les 3 heures, disons que Il existe une énorme quantité d informations, en particulier pour les champs météorologiques, à chaque fois qu une nouvelle carte est à disposition Les analyses d échelle synoptique (numériques ou manuelles) sont la nourriture de base du prévisionniste 26

27 Diagnostic des orages Les techniques de prévision des orages Systèmes experts ou arbres de décision Exemple se référer à l article J.R. Colquhoun. 1987: A Decision Tree Method of Forecasting Thunderstorms (un arbre de décision pour la prévision des orages), Severe Thunderstorms and Tornadoes. Weather and Forecasting: Vol. 2, No. 4, pp

28 Echelles de temps et prévision des orages Climatologie des orages Une description du comportement des orages, peut fournir un indice d orage Mise en place de seuils locaux e.g, indice de soulévement Li Prévisions aéronautiques Prévisions à courte échéance (e.g., TAFs) Prévision immédiate veille météo e.g., suivi des orages avec le RADAR Période de veille: veille météo Procure une anticipation plus pertinente de l activité orageuse 28

29 Symbiose entre prévisions La prévision aéronautique peut profiter des interactions avec : Météo grand public et marine Episodes violents Et, vice versa Considérer les échelles d espace et de temps Sont-elles inclusives? Font-elles double emploi? 29

30 Météo grand public, épisodes violents, interactions avec la météorologie aéronautique Épisodes violents Prévision grand public et marine Aviation 30

31 Météo grand public Episodes violents symbiose avec la météo aéronautique Prévision grand public et marine Prévision des épisodes violents Prévision aéronautique 31

32 Le paradoxe de la prévision des orages Le prévisionniste essaie de ne pas oublier un évènement orageux, si celui-ci est en rapport avec une information aéronautique pour laquelle il est responsable Ce qui conduit généralement à un taux élevé de fausses alarmes Ensuite cet objectif, avec l expérience, conduit à essayer de ne pas prévoir d orage, alors qu ostensiblement et de manière évidente il y a des indices d orage! 32

33 Résumé Prévision des orages: Un savoir faire qui demande de la pratique Largement basée sur l expérience Avec souvent un taux élevé de fausses alarmes Des données communes aux spécialistes des épisodes violents et aux prévionnistes grand public Le travail en équipe est payant 33

34 Se poursuit avec produits numériques pour la prévision des orages 34