Fiche de révision : Paramètres modèles de base

📋 Plan du Cours

1. Résolution de visualisation des modèles
2. Pression et structures de surface
3. Commenter une carte de pression
4. Géopotentiel et isohypses
5. Commenter une carte de Z500
6. Vent, pression et géostrophisme
7. Températures et représentations
8. Baroclinie, advections et vent thermique
9. Circulations synoptiques à 500 hPa
10. Humidité et nébulosité
11. Précipitations et analyse temporelle

📖 1. Résolution de visualisation des modèles

📝 Points essentiels

★ À maîtriser

📌 La résolution de visualisation n’est pas forcément équivalente à la résolution native du modèle.

📌 L’étude du temps sensible, notamment du vent, des précipitations et de la nébulosité, nécessite une résolution de visualisation fine, de 0,1° ou moins.

Compléments

• Pour l’étude des paramètres synoptiques comme la pression réduite au niveau de la mer, les jets, les fronts et les perturbations, une résolution plus grossière, de 0,25° ou plus, est suffisante.

• Un degré de latitude correspond à 111 km, tandis qu’une visualisation AROME à 0,01° correspond à 1 km et à 0,025° correspond à 2,5 km.

💡 Astuce mémo

Fin pour le sensible, grossière pour le synoptique

📖 2. Pression et structures de surface

🔑 Notions clés & Définitions

• Pression au niveau de la mer : Représente le poids de la colonne d’air située au-dessus de la mer.
• Isobare : Une ligne reliant les points de même pression, généralement tracée de 5 en 5 hPa.
• Dépression : Un système d’isobares fermées dont la valeur décroît vers l’intérieur et qui est noté D.
• Anticyclone : Un système d’isobares fermées dont la valeur croît vers l’intérieur et qui est noté A.
• Thalweg : L’axe d’extension privilégiée d’une zone de basses pressions, souvent associé à une zone de précipitations ou de nébulosité accrue.
• Dorsale : L’axe d’extension privilégiée d’une zone de hautes pressions, souvent associée à une zone sans précipitations.
• Marais barométrique : Une vaste région où les isobares sont espacées et mal organisées, avec un faible gradient horizontal de pression et une pression souvent voisine de 1015 hPa.

💡 Astuce mémo

D baisse, A augmente

📖 3. Commenter une carte de pression

📝 Points essentiels

★ À maîtriser

🔄 Processus — Pour commenter une carte de pression, il faut localiser les centres d’action avec leur valeur centrale et leurs extensions, puis décrire sur la France la direction, la vitesse et la courbure du flux.

📌 Une dépression se creuse lorsque sa pression centrale diminue et se comble lorsque sa pression centrale augmente.

📌 Un anticyclone s’affaiblit ou s’affaisse lorsque sa pression centrale diminue et se renforce lorsque sa pression centrale augmente.

Compléments

• Les thalwegs et les dorsales sont décrits par leur position géographique et leur axe, indiqué à partir du centre d’action.

• Un flux suffisamment rapide et perpendiculaire au relief peut produire une dorsale au vent et un thalweg sous le vent, qui sont alors orographiques et non dynamiques.

💡 Astuce mémo

Centre, extension, flux

📖 4. Géopotentiel et isohypses

🔑 Notions clés & Définitions

• Géopotentiel : Correspond à l’altitude d’un point d’une surface isobare de référence.
• Isohypse : Une courbe d’égale altitude d’un niveau de pression, cotée en mètres géopotentiels ou en décamètres géopotentiels.

📝 Points essentiels

★ À maîtriser

• Les isohypses sont généralement tracées de 40 en 40 mgp et mettent en évidence les hauts et bas géopotentiels, les dorsales, les talwegs, les cut-off, les confluences, les diffluences et les gradients.

Compléments

📐 Formule — La variation d’énergie potentielle de gravité s’écrit dφ = g·dz = G·dZ, avec g = 9,80665 m/s² et G = 9,8 J/kg.

• Les hauteurs géopotentielles de référence sont environ 11800 mgp à 200 hPa, 9160 mgp à 300 hPa, 5560 mgp à 500 hPa, 3000 mgp à 700 hPa et 1440 mgp à 850 hPa.

💡 Astuce mémo

Haut en altitude, bas en altitude

📖 5. Commenter une carte de Z500

🔑 Notions clés & Définitions

• Cut-off : Un bas géopotentiel isolé du courant perturbé.

📝 Points essentiels

📌 En altitude, en l’absence de frottement, le vent est approximativement parallèle aux isohypses et sa force est proportionnelle au gradient de géopotentiel.

🔄 Processus — Pour commenter une carte de Z500, il faut préciser la circulation-type, localiser les hauts et bas géopotentiels avec leurs valeurs et extensions, puis décrire le flux sur la France par sa direction, son intensité, sa courbure et sa confluence ou sa diffluence.

📌 La diffluence correspond à des vents ou lignes de flux qui s’écartent, tandis que la confluence correspond à des vents ou lignes de flux qui se rapprochent.

💡 Astuce mémo

Circulation, centres, flux

📖 6. Vent, pression et géostrophisme

🔑 Notions clés & Définitions

• Vent géostrophique : La composante du vent réel qui équilibre la force de Coriolis et la force de pression.

📝 Points essentiels

★ À maîtriser

📌 Aux moyennes latitudes et à grande échelle, le vent est presque parallèle aux isobares, laisse les basses pressions à sa gauche dans l’hémisphère Nord et est d’autant plus fort que les isobares sont resserrées.

📌 La vitesse du vent géostrophique est proportionnelle au gradient de pression et fournit une bonne approximation du vent réel, à environ ±10 %, au-dessus de la couche limite.

📌 Les frottements font rentrer le vent vers les dépressions et les thalwegs et sortir le vent des anticyclones et des dorsales.

Compléments

• Par rapport à la vitesse géostrophique calculée à partir du gradient de pression, le vent est proche de cette valeur en mer, d’environ trois quarts en plaine et peut être renforcé ou atténué par les effets thermiques et orographiques en montagne et sur les côtes.

💡 Astuce mémo

Parallèle, gauche des basses

📖 7. Températures et représentations

🔑 Notions clés & Définitions

• Température du point de rosée : Td est la température caractérisant le niveau de condensation atteint à partir de la température du thermomètre sec et du rapport de mélange.
• Isotherme : Une ligne d’égale température, généralement tracée de 2 en 2 °C, cotée en degrés Celsius et représentée en trait pointillé.

📝 Points essentiels

★ À maîtriser

• Les isothermes mettent en évidence les gouttes froides, les plages chaudes, les thalwegs et dorsales thermiques, les gradients thermiques et le signe des advections thermiques.

Compléments

• Les températures utilisées comprennent T2m, T’w, Tw, Tv, Td, θ, θ’w et θE.

• Les isothermes de référence sont environ de −56 °C à 200 hPa, −44 °C à 300 hPa, −20 °C à 500 hPa, −4 °C à 700 hPa et +4 °C à 850 hPa.

💡 Astuce mémo

T, Td, T’w : du sec à l’humide

📖 8. Baroclinie, advections et vent thermique

🔑 Notions clés & Définitions

• Baroclinie : Désigne une zone où les surfaces isobares et isothermes ne sont pas confondues, avec un gradient horizontal de température sur une surface isobare.
• Vent thermique : Un vecteur parallèle aux isothermes, laissant les basses températures à sa gauche, qui décrit la variation du vent géostrophique entre deux niveaux et n’est pas un vent en tant que tel.

📝 Points essentiels

📌 Une advection froide se produit lorsque le flux amène de l’air froid, tandis qu’une advection chaude se produit lorsque le flux amène de l’air chaud.

📐 Formule — L’épaisseur entre deux surfaces isobares est d’autant plus grande que l’air est plus chaud et s’écrit ΔZ = (RTm/G) ln(Pb/Ps).

📌 Les bas géopotentiels et les thalwegs se décalent vers l’air froid avec l’altitude, tandis que les hauts géopotentiels et les dorsales se décalent vers l’air chaud.

💡 Astuce mémo

Le chaud épaissit

📖 9. Circulations synoptiques à 500 hPa

🔑 Notions clés & Définitions

• Circulation classique : Un flux ondulant dominé par l’ouest, avec une succession de dorsales et de thalwegs, de perturbations océaniques, de traînes et de périodes d’accalmie.
• Circulation zonale : Un flux généralement rapide d’ouest, avec des dorsales et des thalwegs peu amples et mobiles, associé à des perturbations souvent plus actives et rapides.
• Circulation méridienne : Présente des thalwegs et dorsales de grande amplitude qui se déplacent lentement, avec un flux dominant du sud ou du nord selon la position des centres d’action.
• Circulation de blocage : Coupe la France du flux perturbé d’ouest, sous l’influence d’un couple formé par une dorsale de haute latitude et un cut-off de basse latitude.

📝 Points essentiels

🔄 Processus — Lorsqu’un thalweg s’étire vers le sud, la conservation du tourbillon peut augmenter le tourbillon relatif et le cyclonisme jusqu’à isoler le fond du thalweg en cut-off ou goutte froide.

💡 Astuce mémo

Classique, zonale, méridienne, blocage

📖 10. Humidité et nébulosité

🔑 Notions clés & Définitions

• Humidité relative : L’humidité relative est le rapport en pourcentage entre la quantité d’eau réelle contenue dans une particule d’air et la quantité maximale possible.
• Température potentielle pseudo-adiabatique : La θ’w est la température qu’aurait une particule descendue de son point de condensation jusqu’à 1000 hPa dans une transformation pseudo-adiabatique.

📝 Points essentiels

★ À maîtriser

• Les isohumes à partir de 60 % et les plages d’humidité supérieure à 90 % sont utilisées pour repérer les zones humides et estimer la présence probable d’une couche nuageuse.

📌 La θ’w est conservative en l’absence d’échange de chaleur avec l’extérieur, lors d’une transformation pseudo-adiabatique, adiabatique ou d’un changement de phase, indépendamment de la pression.

Compléments

• Les niveaux 300 à 400 hPa correspondent notamment aux cirrus et cirrostratus, 500 à 700 hPa aux altocumulus et altostratus, et 800 à 1000 hPa aux stratocumulus, cumulus et stratus.

• De forts gradients de θ’w signalent une limite entre des masses d’air chaudes et froides ou sèches et humides, donc potentiellement un front.

💡 Astuce mémo

Humidité par niveau, nuages associés

📖 11. Précipitations et analyse temporelle

🔑 Notions clés & Définitions

• Précipitation modèle : Le paramètre RR est un cumul de précipitations sur une durée donnée et constitue un paramètre diagnostique du modèle, différent d’un champ instantané.

📝 Points essentiels

★ À maîtriser

📌 Dans les modèles hydrostatiques, les précipitations sont séparées entre précipitations résolues à grande échelle et précipitations sous-maille convectives.

📌 Pour estimer le début et la fin des précipitations, il faut utiliser des cumuls courts d’une ou trois heures, analyser le déplacement des zones de précipitation, prendre comme début la première isoligne sur la ville et retenir comme fin au moins l’heure de début de l’intervalle sans isoligne.

Compléments

• Avec AROME, les réflectivités simulées fournissent un champ instantané comparable à une mesure radar, contrairement aux cumuls RR.

💡 Astuce mémo

Courts cumuls, déplacement, horaires

📊 Tableaux de synthèse

Structures de pression et de géopotentiel

Circulations synoptiques à 500 hPa

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. La résolution affichée ne doit pas être confondue avec la résolution native.
2. La pression au niveau de la mer ne représente pas directement l’altitude de la colonne d’air.
3. Pour un anticyclone, une baisse de pression correspond à un affaiblissement et non à un creusement.
4. Le géopotentiel décrit l’altitude d’une surface de pression, et non directement la pression au niveau de la mer.
5. Un cut-off est un bas isolé, et non simplement un talweg connecté au courant général.
6. Le vent géostrophique n’est pas le vent réel complet, notamment près du sol où les frottements interviennent.
7. Td ne correspond pas à la température sous abri T2m.