TREND Techniques empiriques de prévision des

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Phénomènes significatifs pour
l’aéronautique:
Orages et convection profonde
TREND
Techniques empiriques de
prévision des orages
© Copyright Commonwealth of Australia 2006,
Bureau of Meteorology
Contenu
¾ Conditions nécessaires à la convection:
¾ Instabilité
¾ Humidité de basses couches
¾ Méchanisme déclencheur
¾ La prévision des orages pour l’aviation :
¾ Analyse et diagnostic
¾ Harmonie avec les autres prévisions
¾ Le paradoxe de la prévision des orages
2
Fondamentaux sur les orages
¾
¾
Analyse composite et concomitante des
3 conditions nécessaires
Les 3 conditions nécessaires
i. Instabilité
ii. Humidité de basses couches
iii. Méchanisme ascendant (“déclencheur”)
3
Concomitance des 3 conditions
nécessaires
Humidité de basses
couches
Instabilité
Concomitance
des 3
conditions
orage ?
Convergence de basses couches
4
Instabilité thermodynamique
¾ 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
¾ b) L’indice de soulèvement, (ici Li), un standard
pour fixer l’instabilité thermodynamique?
¾ Indices de référence pour l’instabilité
thermodynamique:
¾ Indices de “gros” temps, par Ryan Knutsvig, Grand
Forks, North Dakota, USA:
¾ http://www.geocities.com/weatherguyry/swx2.html
5
a) Théorie de la particule
¾ Classification de l’instabilité à l’aide d’un
diagramme aérologique …
¾ Comparaison de l’environnement de la
particule (ici ELR) avec :
¾ les gradients adiabatiques (ici DALR)
¾ les gradients adiabatiques saturés (ici SALR)
6
Stabilité des couches atmosphériques pour
différents environnements de la particule et pour
des petits déplacements
ELR (B)
SALR
ELR (C)
isotherme
DALR
ELR (D)
ELR(A)
Instabilité
absolue
Instabilité
conditionnelle
Stabilité absolue
7
b) Indice de soulèvement (Li)
Li= T500 - TP500
¾ Où Li (°C) est l’indice de soulèvement, T500 est la
température (°C) de l’environnement à 500 hPa,
TP500 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.
¾ (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
Interprétation de l’indice de
soulèvement
¾ Si Li < -2.0
¾ Les orages sont possibles
¾ Vous noterez que les conditions locales
peuvent qualifier ce seuil
¾ Il est nécessaire de procéder à une étude
climatologique pour fixer réellement ces seuils
de Li
9
Diagramme incliné T / LogP :
23 UTC 17/01/01
Li = -5.2º C ⇒ (Fort)
Les orages sont mentionnés
10
Instabilité conditionnelle tropicale
¾ L’atmosphère des régions tropicales est
généralement en instabilité conditionnelle
¾ La divergence de HT renforce la
convergence de basses couches (BT)
¾ En région terrestre
¾ Réchauffement diurne de surface
¾ L’instabilité s’accroît
¾ Maximum d’activité orageuse en fin d’après-midi
¾ Sur l’océan
¾ Refroidissement nocturne du sommet des nuages
¾ L’instabilité s’accroît
¾ Maximum d’activité orageuse tôt le matin
11
Humidité de basses couches
¾ Image de la prochaine diapo: climatologie des
orages en Australie
¾ Isokérauniques – lignes d’égale occurrence d’orages
¾ Observation: En région tropicale, concentration des
orages en bordure cotière
¾ Comparaison des poids moléculaires:
¾
¾
¾
¾
H20 < [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
¾ La température du point de rosée (en º C) est une
mesure du contenu en vapeur d’eau
¾ Analyse de la température du point de rosée de basses
couches à l’aide d’isolignes Td
12
Climatologie du nombre de jours
d’orage en Australie
13
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.
ii.
iii.
Frontales
Lignes “séches”: un fort gradient d’humidité de basses
couches
Frontière séche/humide
– Talweg: associé à un courant de basses couches
cyclonique et ascendant
– Cyclone tropical: convergence de basses couches de
grande échelle
14
soulèvement orographique
Les montagnes
et la convection
convergence d’aval
effet de sillage
canalisation
15
Interactions entre courants de
gravité orageux
nouvelles cellules
se formant dans
la zone de
rencontre
rencontre des
courants de
gravité
nuages en arc
16
Front de brise de mer et
convergence de brises de mer sur
une île
orage
brise de mer
mer
zone
de convergence
terre
17
Fronts froid et chaud
¾ Discontinuités de température à l’échelle
synoptique
18
Exemple: Front froid
vents convergents
lignes de flux
zone
de convergence
19
Talweg
¾ un talweg est associé à une ligne de
convergence de basses couches
¾ le courant cyclonique est associé à une ligne
de convergence de basses couches
¾ Particulièrement coté Est et polaire du flux
20
Talweg pré-frontal
vents convergents
lignes de flux
zone
de convergence
21
Convection le long d’un talweg
tal
we
g
22
Discontinuités d’humidité
¾ Ligne séche
¾ e.g., au nord de l’Australie
¾ Le gradient de Td devient intense
¾ Ce qui indique une frontière air humide/ air sec
¾ L’air humide est plus instable que l’air sec
¾ Déclenche une circulation locale
¾ Peut initialiser la convection
¾ Frontière air humide/ air sec
¾ L’air humide est plus instable que l’air sec
¾ Déclenche une circulation locale
¾ Peut initialiser la convection
¾ Souvent associée à des orages violents
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Méthode de prévision des orages
pour l’aéronautique
¾ Observations
¾ Analyses
¾ Interactions Météo grand public / Episodes
violents / Météorologie aéronautique
¾ Diagnostics des orages
¾ Techniques de prévision des orages
¾ Echelles de temps et prévision des orages
¾ Le paradoxe de la prévision des orages
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Observations
¾ Observations
¾Données satellites
¾Imagerie RADAR
¾Sondages vent-température en altitude
¾Observations de surface
¾ METARs / SPECIs et observations synoptiques
¾AMDARs
¾Alertes à partir des observations
¾ Conséquence sur la veille météo
¾Est-ce que l’information aéronautique nécessite
un amendement ou pas?
25
Analyses
¾ Analyse manuelle des pointages
synoptiques
¾ Toutes les 3 heures, disons que
¾ Il existe une énorme quantité d’informations, en
particulier pour les champs météorologiques, à
chaque fois qu’une nouvelle carte est à disposition
¾ Les analyses d’échelle synoptique
(numériques ou manuelles) sont la nourriture
de base du prévisionniste
26
Diagnostic des orages
¾ Les techniques de prévision des orages –
Systèmes experts ou arbres de décision
¾ Exemple – se référer à l’article
¾ 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. 337–345
27
Echelles de temps et prévision
des orages
¾ Climatologie des orages
¾ Une description du comportement des orages, peut
fournir un indice d’orage
¾ Mise en place de seuils locaux e.g, indice de
soulévement Li
¾ Prévisions aéronautiques
¾ Prévisions à courte échéance (e.g., TAFs)
¾ Prévision immédiate – veille météo
¾ e.g., suivi des orages avec le RADAR
¾ Période de veille: veille météo
¾ Procure une anticipation plus pertinente de
l’activité orageuse
28
Symbiose entre prévisions
¾ La prévision aéronautique peut profiter
des interactions avec :
¾ Météo grand public et marine
¾ Episodes violents
¾ Et, vice versa
¾ Considérer les échelles d’espace et de
temps
¾ Sont-elles inclusives? Font-elles double
emploi?
29
Météo grand public, épisodes
violents, interactions avec la
météorologie aéronautique
Prévision grand public et
marine
Épisodes
violents
Aviation
30
Météo grand public – Episodes
violents – symbiose avec la météo
aéronautique
Prévision grand public et
marine
Prévision aéronautique
Prévision des épisodes
violents
31
Le paradoxe de la prévision des
orages
¾ 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
¾ Ce qui conduit généralement à un taux
élevé de fausses alarmes
¾ 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
Résumé
¾ Prévision des orages:
¾ Un savoir faire qui demande de la pratique
¾ Largement basée sur l’expérience
¾ Avec souvent un taux élevé de fausses
alarmes
¾ Des données communes aux spécialistes des
épisodes violents et aux prévionnistes grand
public
⇒ Le travail en équipe est payant
33
Se poursuit avec
produits numériques pour la prévision des orages
34

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