Plan
1. Les différentes échelles de l’atmosphère
2. Sources d’énergies nécessaires à la formation
des ondes équatoriales et des perturbations
tropicales
3. Climats tropicaux d’échelle régionale
4. Ondes équatoriales piégées et oscillations
d’échelle planétaire (MJO,QBO)
5. Modèles conceptuels de perturbations tropicales
d’échelle synoptique de l’hémisphère d’été
6. Interactions entre tropiques et moyennes
latitudes
7. El Niño
Chap 3.
Climats tropicaux d’échelle régionale
3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale
3.2 Circulations océaniques
3.3 Structure de la Zone de
Convergence InterTropicale (ZCIT)
3.4 Circulations de mousson et
jets associés
sommaire général
3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale :
champ de pression en été boréal
Atmosphère tropicale quasi-barotrope = faibles gradients horizontaux de pression
Pression mer en été boréal : juin-juillet-août; • Origine des
Source : RéAnalyses du CEP anticyclones
Cgx>0 subtropicaux de
l’hémisphère d’hiver:
branche subsidente
de la cellule d’hiver
de Hadley
• Mais quelle est
l’origine des anticyclones
subtropicaux en été
sachant que la cellule
d’été de Hadley est très
faible ?
Hypothèse formulée par Rodwell et Hoskins (2001) :
le forçage thermique ( ) au niveau de la mousson indienne génère une onde de Rossby
stationnaire d’échelle planétaire. Sa vitesse de groupe horizontale (cgx) est dirigée vers l’est
ce qui expliquerait la formation des anticyclones subtropicaux au milieu des océans (Hawaï
et Açores) 2u k 2
cg x 2 0
sommaire chap.3 k l 2
3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale :
Situation de surface en été boréal
Circulations
de
surface de
l’atmosphère
tropicale en
juillet .
Source : Atlas
Bordas, 1985,
Page 5.
• Anticyclones subtropicaux de l’hémisphère sud : Ile de Pâques, St Hélène, Mascareignes
• Anticyclones subtropicaux de l’hémisphère nord : Hawaï, Açores
• Pression mer maximale sur les flancs Est des océans = correspond à la branche
subsidente de la cellule de Walker + interaction locale océan-air (upwelling côtier)
• 3 branches ascendantes des cellules de Walker situées au niveau des dépressions
thermiques
sommaire chap.3
3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale :
Circulation en haute tropo en été boréal
200 hPa L’atmosphère
H tropicale en
juillet : vent
TEJ (kts) et
JOST lignes de flux
(a) 200 hpa
850 hPa (b) 850 hPa
Source : Atkinson
et Sadler, 1970
• Haute troposphère :
- Hauts géopotentiels (H) sur le Plateau Tibétain, générés par forçage
thermique, donnant naissance à de forts vents d’Est appelés ‘Jet d’Est
Tropical’ ou TEJ
- Le Jet d’Ouest SubTropical (JOST) est maximum dans l’hémisphère d’hiver
(100 kt at 30°S) puisque la cellule d’hiver de Hadley est 10 fois plus
développée que la cellule d’été.
sommaire chap.3
3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale :
Circulation en basse tropo en été boréal
200 hPa L’atmosphère
tropicale en
juillet : vent et
lignes de flux
(a) 200 hpa
850 hPa (b) 850 hPa
7à
11°N Source : Atkinson
et Sadler, 1970
• Basse troposphère :
- Sur l’Océan Indien, le Pacifique Ouest :
flux d’alizés (flèches vertes) uniquement dans l’hémisphère d’hiver
- Sur l’Atlantique (sauf Golfe de Guinée), le Pacifique Est, le Pacifique Central :
flux d’alizés (flèches vertes) dans l’ hémisphère d’été et d’hiver;
la zone de confluence des alizés de chaque hémisphère se situe entre 7 et 11°N et
s’appelle équateur météo (EM)
> illustration de ce flux d’alizés sur le Pacifique sur la diapositive suivante
3.1 Climatologie atmosphère tropicale :
Circulation en basse tropo en été boréal : flux d’alizés sur Pacifique
Carte d’analyse du vent à 1000 hPa le 12/07/2005 CEP1.5
Source : Météo-France
A 30°N
20°N
10°N
Équateur météorologique
Équateur géographique
A
3.1 Climatologie atmosphère tropicale :
Caractéristiques du flux d’alizés
• Définition : vents d’est issus des flancs est des anticyclones subtropicaux de surface
• Direction : NE dans l’hémisphère nord, SE dans l’hémisphère sud
• Localisation - Le flux d’alizés s’observe en basse troposphère entre la surface et 700 hPa
- le flux d’alizés est maximum (15 kts) vers 900 hPa
- les alizés les plus forts s’observent entre 10 et 15° de latitude
- les alizés recouvrent quasiment 50% du globe et représentent l’une des
structures les plus permanentes de l’atmosphère = persistant dans
le temps et spatialement
• Origine : Ils sont situés sur la face équatoriale des anticyclones subtropicaux et sont
générés par la force de pression entre ces anticyclones et la zone de basse
pression équatoriale
• D’un point de vue énergétique, les alizés sont très importants :
comme ils ont un parcours essentiellement maritime, ils se chargent d’humidité et vont
alimenter la convection au niveau de la ZCIT.
sommaire chap.3
3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale :
L’inversion des alizés
• Définition : couche d’inversion de température (dT/dz>0) présente au sein de la couche
d’alizés.
• Origine : - la subsidence de grande échelle (Walker+Hadley) est à l’origine de cette
couche d’air chaude et très stable;
- la base de ‘l’inversion des alizés’ (h) est plus proche du sol et plus intense sur
les bords E. des océans (branche subsidente de Walker) que sur les bords O.
z T θ
Couche d’inversion des alizés très stable :
θ augmente et T augmente
base de
l’inversion : h
Couche nuageuse stable : θ augmente
Convection sèche : θ est constant ;
Résulte d’une homogénéisation par mélange
surface Turbulent;
La turbulence dans la couche limite sous le nuage est le processus majeur qui maintient
l’inversion des alizés à une certaine hauteur (h) du sol.
3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale :
inversion des alizés analysée par les modèles (coupe NE-SO sur Pacifique)
Carte d’analyse du vent à 1000 hPa le 12/07/2005 CEP1.5
Source : Météo-France
A NE
30°N
⊕
20°N
⊕
10°N
SO ⊕
Équateur géographique
⊕= radiosondage analysé par
CEP1.5
Mise en garde pour les prévisionnistes :
l’analyse et la prévision de l’inversion des alizés sont de
mauvaise qualité dans l’ensemble des modèles globaux.
A
3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale :
inversion des alizés sur le Pacifique le long d’une coupe NE-SO
Radiosondage (RS) analysé par le CEP 1.5 Radiosondage Analyse CEP1.5
à 25°N-133°O (Pacifique E.) : Source : Météo-France
- Inversion des alizés basse (925 hPa)
et intense (+14°c à 925 hPa
+18 °C à 850 hPa)
- Type de temps associé à ce RS : convection Base de l’inversion
peu profonde avec Sc ou St
3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale :
inversion des alizés sur le Pacifique le long d’une coupe NE-SO
Radiosondage analysé par le CEP 1.5 Radiosondage Analyse CEP1.5
Source : Météo-France
à 18°N-155°O (Pacifique central) :
Inversion des alizés + élevée (850 hPa)
et – intense (le modèle ne
présente pas d’inversion de température Base de l’inversion
mais c’est un défaut du modèle, car le RS
observé présente encore une inversion)
3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale :
inversion des alizés sur le Pacifique le long d’une coupe NE-SO
Radiosondage analysé par le CEP 1.5 Radiosondage Analyse CEP1.5
Source : Météo-France
à 8°N-175°E (Pacifique O.) :
-Absence d’inversion des alizés sur le
Pacifique ouest
- Type de temps associé à ce RS : convection
profonde avec Cb ou Cu
3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale
Circulation en basse tropo en été boréal
200 hPa L’atmosphère
tropicale en
juillet : vent et
lignes de flux
(a) 200 hpa
850 hPa (b) 850 hPa
7à
11°N Source : Atkinson
et Sadler, 1970,
• Basse troposphère :
- Flux de mousson d’été (flèche en rouge) sur le Nord de l’Océan Indien, la
Chine du Sud, l’Afrique de l’Ouest.
sommaire chap.3
3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale
Tsurface en été boréal
Température de surface en juillet. Source : RéAnalyse NCEP 68-90
- Sur continents, les maximums sont situés près des tropiques :
vers 25°N sur le Sahara et le Plateau Tibétain
- Sur océans, les maxi. sont situés plus près de l’équateur, notamment sur leurs flancs Est :
-vers 10°N sur l’Atlantique Est et le Pacifique Est
-vers 15-20°N sur l’Océan Indien, Atlantique Ouest et Pacifique Ouest
sommaire chap.3
3.1 Climato tropicale : Précipitations en été boréal
. Sur continent, les maximums de précipitations se situent au niveau des trois branches
ascendantes de Walker :
- les pôles de convection profonde situés sur l’Afrique de l’Ouest (7°N-15°N)
et l’Inde-Asie du SE (10°N-30°N) correspondent à des zones de mousson
- le 3ème pôle se situe en Amérique centrale (5°N-15°N)
. Sur océan, les maxis se situent au niveau de la ZCIT : vers 10°N sur Atlantique et Pacifique E.
Pôle convectif Mousson d’Afrique
Mousson indienne et Asie SE ZCIT Amérique Centrale de l’Ouest
Précipitations (mm/mois) en juillet: moyenne 68-96. Source : RéAnalyses NCEP.
zones en vert > 200 mm/mois, en jaune > 250 mm/mois.
sommaire chap.3
3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale :
Situation de surface en hiver boréal
Circulations
de surface de
l’atmosphère
tropicale en
janvier
Source : Atlas
Bordas, 1985,
page 5
• Pression mer maximale sur les flancs Est des océans =correspond à la branche
subsidente de la cellule de Walker + interaction locale océan-air (upwelling côtier)
• 3 branches ascendantes des cellules de Walker situées au niveau des ‘dépressions
thermiques’
sommaire chap.3
3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale
Circulation en haute tropo en hiver boréal
200 hPa L’atmosphère
tropicale en
janvier : vent et
lignes de flux
TEJ H (a) 200 hpa
(b) 850 hPa
Source : Atkinson
850 hPa et Sadler, 1970
• Haute troposphère :
-Hauts géopotentiels (H) sur le Pacifique Ouest, générés par forçage thermique, donnant
naissance à de forts vents d’Est (Jet d’Est Tropical : TEJ ) entre 0-10°S s’étendant du Pacifique
Central (vers la ligne de changement de date) à l’Afrique de l’Est en passant par l’Océan Indien (le
vent géostrophique est fort au regard du gradient de pression car f est presque nul)
sommaire chap.3 retour : mousson indienne
3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale
Circulation en haute tropo en hiver boréal
200 hPa L’atmosphère
JOST tropicale en
janvier : vent et
lignes de flux
TEJ H (a) 200 hpa
(b) 850 hPa
Source : Atkinson
850 hPa et Sadler, 1970
• Haute troposphère :
-Jet d’Ouest SubTropical (JOST) maximum dans l’hémisphère d’hiver (140 kt à
30°N/150°E)
sommaire chap.3 retour mousson indienne
3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale
Circulation en haute tropo en hiver boréal
Carte d’analyse du vent à 200 hPa le 09/03/2005 ARP1.5 Source : Météo-France
Exemple de JOST en hiver boréal
Vent >50kt à 200 hPa – 09/03/2005
3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale
Circulation en haute tropo en hiver boréal
200 hPa
L’atmosphère
JOST tropicale en
janvier : vent et
lignes de flux
TEJ H (a) 200 hpa
(b) 850 hPa
Source : Atkinson
850 hPa et Sadler, 1970
• Haute troposphère :
-Forts vents d’Ouest (40kt) traversant le Pacifique Central Equatorial
sommaire chap.3
3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale
Circulation en haute tropo en hiver boréal
Canal de vent
Carte d’analyse du vent à 200 hPa le 09/03/2005 ARP1.5 d’ouest sur le
Source : Météo-France Pacifique
Central
Equatorial en
hiver boréal.
Vent >30kt à 200
hPa –
Ce canal de vent d’O-NO équateur
favorise la propagation
vers l’équateur des thalwegs
voyageant dans le JOST de
l’hémisphère Nord.
Ces trains d’ondes successifs
(thalweg-dorsale) vont alors
périodiquement moduler
l’activité de la ZCIT sur le
Pacifique Central.
3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale
Circulation en basse tropo en hiver boréal
200 hPa
L’atmosphère
tropicale en
janvier : vent et
lignes de flux
(a) 200 hpa
(b) 850 hPa
Source : Atkinson
850 hPa et Sadler, 1970
5°N
• Basse troposphère :
-Alizés sur Atlantique et Pacifique Est; zone de confluence située entre l’équateur et 5°N
-Flux de mousson d’hiver sur le N. de l’Océan Indien, la Chine du S., l’Afrique du Nord (Harmattan)
-Flux de mousson d’été sur l’Afrique de l’Est et Madagascar, le Nord de l’Australie et L’Indonésie
sommaire chap.3
3.1 Climatologie de l’atmosphère tropicale
Tsurface en hiver boréal
Température de surface et en janvier. Source : RéAnalyses NCEP 68-90
-Sur continents, les maximums sont situés près des tropiques :
vers 25°S sur l’Afrique Australe, l’Amérique du Sud, l’Australie
-Sur océans, les maxi. sont situés plus près de l’équateur, notamment sur leurs flancs Est :
– vers 2/3°N sur le Pacifique Est et l’Atlantique
– mais vers 10°S sur l’Océan Indien et entre 5°N/15°S sur le Pacifique Ouest
sommaire chap.3
3.1 Climato tropicale : précipitations en hiver boréal
-Sur continent, les maxima de precipitations se situent au niveau de la mousson
indonésienne (5°N/15°S), la Zone de Convergence du Pacifique Sud (ZCPS : 5°S/18°S),
l’Amazonie (5°N/15°S), l’Afrique Australe et la mousson d’Afrique de l’Est (équateur/20°S)
-Sur océan, les maxis se situent au niveau de la ZCIT : - vers 5°N sur Pacifique Est et Atlantique
- vers 10°S sur l’Océan Indien
Mousson d’Afrique
Pôle convectif de l’Est et mousson
Mousson indonésienne ZCPS ZCIT amazonien malgache
Précipitations (mm/mois) en janvier: moyenne 68-96. Source : RéAnalyses NCEP
zones en vert > 200 mm/mois, en jaune > 250 mm/mois
Chap 3.2: Océans
Bibliographie chap 3.1
- Atlas Bordas historique et géographique, 1985. Editeur Hözel à Vienne
- Atkinson , G.D., Sadler, J.C., 1970 : Mean Cloudiness and gradient level wind charts over the
tropic. USAF Air Weather Service, Technical Report N°215, vol.1 text, vol.2 charts.
- Atkinson , G.D., 1971 :’Forecaster’s guide to tropical meteorology. USAF, Air Weather Service,
Technical Report N°240, 341pp.
- Rodwell M.J. et Hoskins B., 2001 : Subtropical anticylones and summer monsoons. Journal of
Climate, vol.14, p.3192-3211