Modelisation de la couche limite atmospherique marine en presence d'un front thermique oceanique : application a la campagne semaphore

par Hervé Giordani

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de Daniel Cariolle.

Soutenue en 1997

à Toulouse 3 .

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  • Résumé

    C'est grace a l'important jeu de donnees collectees au cours de l'experience semaphore 1993 (eymard et al. , 1996), qu'un cycle d'analyses - previsions a ete mis en oeuvre pendant la phase 3 (42 jours) de la campagne, avec le systeme d'assimilation arpege de meteo-france, adapte au site de l'experience. Ces re-analyses atmospheriques et de temperature de surface (sst) ont ete realisees avec une version etiree du modele arpege autorisant une resolution d'environ 30km sur le domaine experimental. Les champs obtenus ont ete compares a des donnees non incluses dans la re-analyse. Ceux-ci restituent correctement le meandre du front oceanique des acores ainsi que les structures atmospheriques observees par les avions et notamment les fortes inversions surmontant la couche limite. Grace a une sst realiste, les flux turbulents de surface prevus par le modele arpege se comparent bien aux flux deduits par methode inertio-dissipative (dupuis et al. , 1996) tout au long de la periode re-analysee. Par contre les flux solaire et infra-rouge en surface presentent d'importants biais par rapport aux donnees du bateau : ils sont dus a l'incapacite du modele a prevoir correctement les nuages de couche limite. En raison des conditions anticycloniques presentes au cours des 11, 12 et 13 novembre 1993, ces trois journees ont ete retenues pour l'etude de la structure de la couche limite atmospherique marine (clam). Les observations aeroportees ainsi que les simulations arpege, ont mit en evidence la presence d'un front thermique atmospherique fortement non stationnaire dans la clam, a travers lequel la vitesse du vent varie systematiquement. En raison du caractere fortement ageostrophique du vent, l'etude de l'ecoulement est abordee a l'aide des equations de sawyer - eliassen (1963) et de l'equation aux vitesses verticales qui en decoule (hoskins, 1978). Cette approche, utilisee dans les etudes de frontogenese (keyser et pecnick, 1986), permet d'identifier les processus physiques producteurs d'ageostrophisme et, de mieux comprendre la structure de l'ecoulement. Ces processus ont d'abord ete partiellement diagnostiques sur les previsions arpege, puis precises avec une simulation a maille plus fine (5km) realisee avec le modele non-hydrostatique meso-nh du cnrm et du la pour la journee du 12 novembre. Cette simulation a ete initialisee et forcee aux frontieres laterales par les re-analyses arpege. L'analyse de ces simulations a permis de mettre en evidence deux resultats importants qui permettent d'expliquer la structure du vent au dessus d'un front oceanique en conditions reelles : _ entre la surface et 200m d'altitude, le bilan des forcages thermique et dynamique est fortement couple au forcage par les flux turbulents de chaleur. Dans cette tranche atmospherique, la correlation entre ces deux contraintes est fortement negative, et suggere que la circulation ageostrophique et les flux turbulents de chaleur s'ajustent mutuellement de facon a s'equilibrer, et verifient de ce fait le principe d'induction par analogie a l'electromagnetisme (loi de lenz) et plus generalement, le principe de le chatelier en physique. On peut assimiler ce domaine a une couche limite interne pour la dynamique. _ des circulations cellulaires ageostrophiques apparaissent et celles-ci sont principalement generees par le forcage thermique cinematique. Toutefois elles sont difficilement identifiables car elles sont noyees dans un ecoulement synoptique marque, ce qui est confirme par les observations aeroportees.


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Informations

  • Détails : 243 P.
  • Annexes : 181 REF.

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 1997TOU30298
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