couche limite atmosphérique
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Couche limite atmosphérique. Chapitre I - Définition de la couche limite - Comparaison entre l’atmosphère libre et la couche limite - Le vent dans la couche limite - Variables thermodynamiques - La structure de la couche limite sur les continents - Couche limite convective diurne - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Couche limite atmosphérique
Chapitre I- Définition de la couche limite- Comparaison entre l’atmosphère libre et la couche limite- Le vent dans la couche limite- Variables thermodynamiques- La structure de la couche limite sur les continents
- Couche limite convective diurne- Couche limite nocturne
- Turbulence et hypothèse de Taylor- Étude de la couche limite : approches- Applications
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Définition de couche limite
Couche limite : la couche atmosphérique où les effets de la surface se font sentir dans une échelle de temps de moins d ’une heure ...
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Définition de la couche limite : caractéristiques de la couche limite
Lawton, Oklahoma
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Définition de la couche limite : caractéristiques de la couche limite
Les changements observés dans la couche limite sontdus aux phénomènes de transport
Le transport turbulent est trèsimportant dans la couche limite
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Définition de la couche limite : nuages de couche limite
Les cumulus de bon temps
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Définition de la couche limite : nuages de couche limite
Les brouillard
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Définition de la couche limite : nuages de couche limite
Les strato-cumulus
T
h
adiabatique mouillée
adiabatique sèche
inversion
1ÞC/100m
0,6ÞC/100m
0,3ÞC/100m
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Couplage entre la couche limite etl’atmosphère libre : orages
Phénomène de meso échelle
Change les caractéristiquesde la couche limite … pourquoi ?
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Le vent dans la couche limite:types d’écoulement
Écoulement moyen transport par advection u
Écoulement turbulent + ondes transport turbulent'u
'u u u
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Turbulence : écoulement laminaire versus turbulent
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Turbulence :origines de la turbulence
2
2
Forces d'inertie~
forces de viscosité( / )
~ ~( / )
e
e
u uR
uU L U UL
RU L
2
3
12
II V
IVI VIIII
g up ut
u uuu
2
3
12
II V
IVI VIIII
g up ut
u uuu
Équation de conservation de quantité de mouvement (Navier Stokes)
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Turbulence: types de turbulence
Turbulence dynamique
Turbulence thermique
Selon les forçages on a:
1g p
1g p
u uu u
advection
flottabilité
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Turbulence: forçages
Transfert de chaleur
Cisaillement du vent
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Turbulence : forçages
Cisaillement du vent
Les petits tourbillons caractéristiques de la couche limite se forment par plusieurs procédés:
Le longue d ’une région de cisaillement -->>
Dans une région de cisaillement les vents changent rapidement d ’intensité où de directions
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Turbulence :couche limite dynamique
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Turbulence :couche limite dynamique
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Turbulence:forçages Instabilité thermique
Sommet de la CLA
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Turbulence :couche limite thermique
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Turbulence: hypothèse de Taylor
0T dT
u Tt dt
0
T dTu T
t dt
T TM
t x
T TM
t x
Les mesures temporelles sont équivalentesaux mesures spatiales.
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Turbulence :applicabilité de l’hypothèse de Taylor
2M
M 2M
M
2/1222M
2/1222 et wvuWVUM
L’écart type des fluctuations sont une mesure del’intensité de la turbulence. Si la vitesse moyenneest supérieur au double de l’écart type des fluctuationsl’hypothèse de Taylor est applicable.
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Variables thermodynamiques :quelques rappels
Température virtuelle 1 0.61v sat liq glaceT T q q q 1 0.61v sat liq glaceT T q q q
Température potentielle0.286
0pTp
0.286
0pTp
Énergie statique sèche pd pdc c T gz pd pdc c T gz
Équilibre hydrostatique dp dz gdp dz g
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Température potentielle versus température
?
Température virtuelle versus température
Variables thermodynamiques :quelques rappels
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La structure de la couche limite :hauteur de la couche limite ?
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La structure de la couche limite :évolution diurne de la CLA
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La structure de la couche limite : Évolution diurne de la CLA: région anticyclonique
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La structure de la couche limite : Évolution diurne de la CLA: région anticyclonique
Discussion : couche limite sur les océans ?
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La structure de la couche limite : Couche limite convective ou couche de mélange
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La structure de la couche limite : profils typiques de la CLA pendant le jour
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La structure de la couche limite : couche limite nocturne ou stable
SBL
RL
EZ = zone d’entraînement
FA
FA = atmosphère libre
RL = couche résiduelle
SBL = couche stable limite nocturne
EZ
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La structure de la couche limite : Profils typiques de température et de vent dans la CLA nocturne
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La structure de la couche limite : panaches de fumée et évolution de la CLA
![Page 32: Couche limite atmosphérique](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022032612/568134d1550346895d9bfa06/html5/thumbnails/32.jpg)
Étude de la couche limite et micrométéorologie
Méthodes stochastiques
Théorie de la similitude
Classification phénoménologique
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Étude de la couche limite et micrométéorologie
Méthode expérimentale
- mesures atmosphériques directes- simulation en laboratoire
Simulation numérique (méthode stochastique)
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Qualité de l’air :
• Transport et diffusion des polluants;
• déposition des polluants sur la surface terrestre et surfaces d’eau;
• prévisions de qualité d’air locale ou régionale;
• sélection des sites d’emplacement des usines et d’autres sources de pollution;
• sélection de sites de surveillance de qualité de l’air;
• opérations agricoles comme épandage d’insecticides et autres;
• opérations militaires.
Applications
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Meso-météorologie : 1) couche limite urbaine et île de chaleur; 2) brise de mer et de terre; vents locaux; 3) développement de «fronts» et de dépressions.
Macro-météorologie :
• prédictibilité atmosphérique ; prévisions à long terme;
• localisation des stations météo;
• circulation générale et modélisation climatique.
Applications
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Agro-météorologie et foresterie :
• prévision des températures de surface et de gel au sol ;
• température et humidité du sol; évapotranspiration ;
• bilan radiatif au dessus de la canopée;
• protection des cultures des vents et du gel;
• mesures de protection pour prévenir l’érosion:
• effets des pluies acides.
Applications
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Planification et gestion urbaine :
• chauffage et climatisation;
• effets des vents sur les structures;
• protection contre le vent, l’accumulation de neige;
• mesures de control de pollution.
Applications
![Page 38: Couche limite atmosphérique](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022032612/568134d1550346895d9bfa06/html5/thumbnails/38.jpg)
Océanographie physique :
• prévision des raz de marée;
• prévisions de l’état de la mer;
• dynamique de la couche de mélange maritime;
• mouvements de la glace dans les océans;
• modélisation de la circulation océanique; navigation.
Applications