L'étude des couches limites organisées en air clair par radar Doppler

par Paulo Foster

Thèse de doctorat en Physique de l'atmosphère

Sous la direction de Bernard Campistron.

Soutenue en 1996

à Toulouse 3 .

mots clés

• Turbulence atmosphérique
• Couche limite (météorologie)
• Doppler, Effet
• Radar en météorologie
• Météorologie dynamique

Résumé

L'evaluation du role respectif et de l'interaction des structures coherentes et de la turbulence dans les transferts verticaux au sein de la couche limite atmospherique (cla) etait l'objectif scientifique de l'experience trac qui constitue le cadre experimental de ce travail, et qui a mis en uvre en juin 1993 des mesures couplees radar-avion. Plus precisement cette these a ete focalisee sur la motivation technique de trac qui portait sur l'evaluation de la capacite d'un radar meteorologique doppler dans la description morphologique et cinematique des cla en air clair basee sur des retrodiffuseurs naturels. Les onze cas de cla analysees ont montre que le radar utilise etait capable de fournir une representation continue et coherente des champs sur un rayon de plusieurs dizaines de kilometres et sur une hauteur pouvant depasser 2,5 km, c'est a dire au-dela du sommet des cla. Les structures coherentes se sont averees comme une phenomene courant des cla etudiees et non comme une exception. Durant la journee ces organisations evoluaient rapidement entre des alignements en rouleaux le long du vent et des champs de cellules d'echelle interne de 3 a 5 kilometres. Verticalement ces structures apparaissaient comme des cheminees verticales de forte reflectivite associees aux petits cumulus formes au sommet des cla. La possibilite de detecter ces cumulus qui a ete mis en evidence est un acquis important dans la description complete de la cla par les observations radar. Des methodologies ont ete adaptees et testees pour deduire des mesures radar des parametres cinematiques des circulations aux echelles moyennes et turbulentes. Les valeurs des variances turbulentes ainsi que les taux de dissipation d'energie cinetique turbulente deduites par le radar se sont revelees en bon accord avec les mesures in situ aeroportees pour des hauteurs inferieures a 1,5 km ; c'est a dire pour des rapports signal sur bruit suffisamment eleves. A partir de ces mesures on a pu montre en particulier que les echelles turbulentes du domaine inertiel etaient modulees par la presence des structures coherentes (anisotropie des variances)

Titre traduit

Doppler radar analyses of organized boundary layers in clear air

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