MÉTÉOROLOGIE

LES PERTURBATIONS



-Les différents secteurs nuageux d'une perturbation

- Modéle norvégien

- Modèle de Shapiro-Keyser

- Cartes météotologiques

- Vie et trajet d'une perturbation

Définition

Une perturbation atmosphérique est une interruption de l'équilibre local de l'atmosphère qui conduit à la formation de nuages et de précipitations. Ces perturbations peuvent se produire à différentes échelles spatiales et selon divers mécanismes. On parle ainsi de perturbations à la stabilité de l'air très locales donnant des orages et de perturbations dynamiques à grande échelle qui évoluent en dépressions météorologiques. Source : Météo-France

Formation et l’évolution d’une perturbation en zone tempérée

Les zones tempérées sont des zones intermédiaires entre le climat polaire très froid (au delà de 60°N ou 60°S) et le climat tropical (au Sud du 30°N ou 30°S). Dans l'hémisphère nord la circulation atmosphérique générale est à dominante Ouest (de l’Atlantique vers l’Europe).
Les perturbations se développent dans la zone de rencontre entre l’air polaire et l’air tropical. Elles se matérialisent par des nuages et des précipitations. Au cours de leur évolution, les perturbations sont associées à des dépressions.

Les différents secteurs nuageux d'une perturbation

Perturbatioin differents secteurs

La tête.
Elle est constituée par des nuages élevés et précède le corps.
On observe des Cirrus puis des Cirrostratus ou des Cirrocumulus (en fonction de la structure de la masse d’air chaud).
Le corps.
Il constitue la partie centrale de la perturbation. Il englobe la masse nuageuse présente à l’avant du front chaud, le front chaud, le secteur chaud et le front froid.
Le corps de la perturbation est caractérisé par des nuages épais et des précipitations. Il débute avec l’apparition des nuages de l’étage moyen (Altostratus ou Altocumulus) associés à des Stratocumulus.
La traîne.
Elle est située à l’arrière du front froid, il s’y développe des nuages de type Cumulus et Cumulonimbus. Le temps est très changeant avec des alternances d’éclaircies et de précipitations sous forme d’averse (pluie, neige, grésil suivant la saison).
La marge.
Il s’agit de la zone latérale qui borde la tête et le corps, dans leur partie sud. Ses dimensions varient suivant la perturbation mais aussi suivant la saison, la latitude et les caractéristiques de la région dans laquelle elle se situe.

Perturbatioin photo atlantique

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Modéle norvégien

L'école norvégienne de météorologie a développé un modèle idéalisé de formation, maturation et mort des dépressions des latitudes moyennes durant la Première Guerre mondiale. En 1919, ces météorologues ont publié les résultats de leurs recherches fondés presque exclusivement sur des observations de surface et seulement quelques sondages d'altitude. Ce concept s'est graduellement répandu dans le monde. Le point principal de ce modèle est que ce processus est prévisible alors que la dépression progresse à travers la frontière frontale et entre graduellement dans la masse d'air froid. Une ondulation initiale du flux d'air se forme le long de la frontière entre l'air chaud et l'air froid du côté de l'air chaud. La rotation cyclonique se retrouve graduellement dans l'air froid à mesure que les systèmes deviennent matures et qu'une nouvelle onde frontale s'en éloigne avec les fronts. Source : wikipedia.org/wiki

1er stade - Front stationnaire.
L'air polaire fréquement dirigé vers le sud et l'air tropical vers le nord créent deux masses d'air ayant des températures et humidité différentes. Les vents sont parallèles au front et aucun échange ne se produit. Cette situation est relativement instable puisque des vents auront tendance à se renforcer à travers la zone de contraste thermique pour égaliser les températures et engendrer des centres d'action.

Perturbation stationnaire

2ème stade - Point d'inflexion .
En s’enfonçant dans l’air froid, l’air chaud tropical, plus léger, s’élève tout en s’enroulant sur lui-même, créant un point d'inflexion dû au changement du champ de pression. Ces ondulations du front polaire s'observent surtout sur l'ouest de l'océan atlantique.

Perturbation point inflexion

3ème stade - Développement .
Ce flux d'air est cyclonique, c'est-à-dire que la rotation amène l'air doux de la masse chaude vers les pôles et l'air froid vers l'équateur quel que soit l'hémisphère. Ceci transforme ainsi la zone frontale stationnaire en un front chaud et un front froid dans le quadrant sud de la dépression. Habituellement, l'advection froide causée par le front froid est plus grande que celle du front chaud et le premier rattrape graduellement le second.  Source : wikipedia.org/wiki

Perturbation developpement

4ème stade - Maturité .
La dépression atteint le maximum de son développement et les deux fronts sont incurvés dans la direction de leur progression. On appelle secteur chaud, la partie située entre le front froid et le front chaud. Cette partie est la plus chaude du système dépressionnaire. Les isobares sont très serrées donnant une intense circulation. Les mouvements verticaux sont également à leur maximum produisant le maximum de précipitations. Source : wikipedia.org/wiki

Perturbation maturite

5ème stade - Début d'occlusion .
Le système dépressionnaire se déplace toujours, lorsque le front froid rejoint le front chaud, il commence à repousser l'air doux en altitude près de la dépression. Une partie de cet air est alors forcée de s'élever, la pertubation commance à s'occlure. Source : wikipedia.org/wiki

Perturbation debut occlus

6ème stade - Occlusion .
À ce stade, l'occlusion s'enroule autor de la zone de basses pressions, l'air chaud est presque complètement coupé de la surface dans la dépression. La frontolyse laisse une circulation cyclonique dans l'air froid situé sous le creux d'air chaud.  Source : wikipedia.org/wiki

Perturbation occlus

7èmme stade - Fin de la dépression .
Plus l'occlusion progresse, plus l'air chaud de surface devient découplé de la dépression. L'air chaud est maintenant bien au sud-est du système, alors qu'à faible altitude une faible circulation cyclonique persiste en présence d'un creux. De plus, l'énergie potentielle disponible dans la masse d'air suit le secteur chaud ce qui sonne le glas de la dépression.  Source : wikipedia.org/wiki

Perturbation dissipation

8èmme stade - Retour au front quasi stationnaire .
L'occlusion a disparu et le front quasi stationnaire initial reprend progressivement ses caractéristiques d'origine.

Perturbation retour stationnaire

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Modèle de Shapiro-Keyser

Avec l'avènement des radiosondages et des photos satellites, les météorologues se sont aperçus que le comportement des systèmes dépressionnaires ne correspondaient pas exactement au modèle norvégien. Shapiro et Keyser ont proposé une variante en 1990. Ils se sont rendu compte que le front froid semblait se détacher durant la phase de maturation de la dépression lorsque le flux d'altitude était fortement confluent. La température autour de cette dernière s'homogénéisait derrière le front chaud. Éventuellement l'air doux fait le tour de la dépression dans ce qu'ils ont appelé la séclusion au lieu d'une occlusion conventionnelle. L'air doux en surface dans ce secteur est surmonté d'air froid et devient très instable. De la convection se développe et le gradient de pression est très serré menant à des vents violents.
L'image ci-dessous montre les étapes de ce modèle de cyclogénèse.
La partie vraiment différente de celle du modèle norvégien est l'occlusion en T où le front froid se détache de la dépression et de la partie de séclusion instable alors que le premier modèle décrit la dépression occluse comme tendant vers la stabilité.  Source : fr.wikipedia.org/wiki

Perturbation Shapiro-Keyser

Onde initiale : similaire au modéle norvégien.
Frature frontale : le front froid se sépare du front chaud en développement.
Structure en T : le front chaud s'occlut et l'air doux fait le tour de la dépression.
Mature - Séclusion : l'air doux entoure complétement la dépression et le front froid rejoint le front chaud. En surface, l'air doux près de la dépression est surplombé par de l'air froid, la masse est donc instabe.

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Différentes cartes

Pertub Carte France

Col baromètrique.
Un col barométrique col (en anglais) est une zone située entre des dépressions et des anticyclones disposés en croix. Sur une carte des isobares de pression, il prend la forme d'une selle où la pression de l'air est légèrement plus élevée que celle des régions dépressionnaires, mais plus basse que celle des zones anticycloniques.
Dans cette zone, les vents sont relativement calmes et de direction variable. Le temps y est également variable. Cet endroit précis est favorable aux brouillards en hiver et aux orages en été à cause de l'accumulation d'humidité dans l'air qu'on y retrouve à cause du manque de ventilation.   Source : wikipedia.org

Perturbation Col

Dorsale.
Une dorsale ridge (en anglais) est un axe qui prolonge une région de hautes pressions dans une direction particulière. Une dorsale est presque toujours une zone où l’atmosphère est stable, en raison de la présence d’une inversion de température. Dans l’axe d’une dorsale, le vent est généralement faible. Sur la face orientale de la plupart des dorsales observées en France, la direction du vent est généralement de Nord puis Nord-Ouest. Sur leur face occidentale, il souffle généralement de Sud-Ouest à Sud.   Source : Météo-France

Perturbation dorsale

Thalweg.
Un thalweg synonyme de creux barométrique trough (en anglais), est un axe, ou «vallée», de basses pressions qui prolonge généralement une dépression. On désigne ainsi une zone de plus basse pression atmosphérique que les régions environnantes sur une carte isobarique. Le creux s'étend depuis la dépression le long d'un axe passant par son centre. Les isobares s'emboîtent les unes dans les autres et forment un « V » où la pression décroît en allant vers la concavité. La direction du vent change de part et d’autre de l’axe d’un thalweg généralement Sud à Sud-Ouest sur sa face orientale, et Nord-Ouest à Nord sur sa face occidentale.   Source : Météo-France

Perturbation Thalweg

Marais barométrique.
Un marais barométrique fat flow (en anglais) est une zone de l'atmosphère entre deux systèmes météorologiques ou centres d'action, dans laquelle la pression varie peu. On retrouve ce genre de situation lorsque le creux entre deux anticyclones est très aplati dû à un manque d'éléments de cyclogénèse en altitude. Dans ces régions, les isobares sont espacées et désorganisées, les vents sont légers et variables car la mise en mouvement des parcelles d'air par la faible différence de pression est facilement contrecarrée par la friction. Il en résulte un vent qui est fortement influencé par les effets thermiques diurnes/nocturnes (régime de brise) et le relief.
Cette situation se rencontre généralement en été alors que les systèmes sont peu organisés à l'échelle synoptique. La pression atmosphérique oscille autour de la pression moyenne au niveau de la mer, soit 1013 hPa, dans ces zones. Les marais barométriques sont souvent associés avec des périodes de canicule et des épisodes de smog.   Source : wikipedia.org

Perturbation Marais

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Vie et trajet d'une perturbation

Extrait de l'animation : Météo-France et L'Éducation nationale
Auteurs : Emmanuel Celhay, Catherine Freydier, Marir-Claude Diamantis, Germaine Rochas
Chefs de projet : Germaine Rochas, Christine Trabado, Stéphanie Laforge Flaesch

Observation de la progression des perturbations sur une période de 24 H.

Perturbation debut

Au fur et à mesure des heures les fronts se déplacent sur l'océan Atlantique nord vers l’est.

Perturbation developpement

La perturbation J commence à s’affaiblir alors que la perturbation K est pleinement active en arrivant sur les îles britanniques.

Perturbation age  mature

Alors que J continue de s’affaiblir, une nouvelle zone de contraste L commence à se former sur l’océan atlantique.

Perturbation age  occlus

Au fil du temps J est fortement affaiblie alors que K est toujours active, mais K subira le même sort ultérieurement. À l’arrière la nouvelle zone se renforce annonçant une nouvelle perturbation.

Perturbation age  Fin

Au cours de sa vie J à assurer un brasage d’énergie. Alimentant les régions pôlaires d’air chaud et humide et vers les régions des tropiques de l’air frais et plus sec.

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