Depresszió (meteorológia)

A mélyedés az alacsony légköri nyomás zárt területe a szomszédság azonos szintjéhez viszonyítva. A felszíni szinoptikus térképen ez olyan izobár-rendszert eredményez, amelynek közepén minimális nyomás van. A mélyedések megtalálhatók a magasságban vagy a felszínen, az első esetben minimális geopotenciál veszi észre őket , míg a másodikban a nyomást a tengerszintre állítják, és általában 1013,25 hPa alatti értéket adnak .

A mélypontok gyakran rossz időjárással társulnak, mert az alacsony szint körüli dinamika feltételezi a felhőzetet és csapadékot okozó felfrissülés meglétét . Ezenkívül a mélyedés körüli vízszintes nyomásgradiens erős szelet generálhat . Mint anticiklonban vannak mélyedések egy félig állandó jellegűek, amelyek központjai intézkedés , mivel azok hatással vannak a mozgásának zavarai, valamint a regionális légköri cirkulációs a szél. A mélyedéseket gyakran meghosszabbítják egy ideiglenes jellegű barometrikus vályú vagy thalweg kinyújtásával , de ugyanolyan hatásúak, mint a mélyedések, azzal az egyetlen különbséggel, hogy keringésük nincs lezárva.

A depresszió típusai

Általánosságban elmondható, hogy a depressziók ciklonként ismertek, és trópusi ciklonra, szubtrópusi ciklonra, extratropikus ciklonra, poláris ciklonra és poláris depresszióra oszthatók.

Mindezeket a mélyedéseket fejlettségük szerint két típusba sorolják: termikus és dinamikus mélyedések.

• A termikus mélyedések nagyon lokális tartós és magas felmelegedéssel alakulnak ki. A föld felszíne a felszín alatt lévő levegővel és nem a légkör dinamikus mozgásával kommunikál. Egyesek csak napközbeni felmelegedéssel jelennek meg, és éjszaka eltűnnek, de a legfontosabbak állandó jellegűek, mivel száraz vagy félszáraz kontinentális zónákban helyezkednek el. Ezek a mélyedések a tengerszint feletti magasságban csillapodnak, és nagynyomású rendszer legyőzi őket .
• A dinamikus mélyedések magának a légköri keringésnek és nem a légtömegek felmelegedésének köszönhetők. A légköri keringés bizonyos légtömegeket arra kényszerít, hogy felfelé irányuló áramlásban ellazuljanak és megvilágosodjanak, ezáltal alacsony nyomású területeket adva. Ezek a mélyedések a magasságban elmélyülnek.

A mélyedések egy része mindkét jelenségből származik, ezért ezeket termodinamikai mélyedéseknek nevezzük. Ezen mélységek némelyike, mint például az izlandi , az óceán egy részén félig vagy majdnem állandó helyzetben van, és alacsony nyomású központként szolgál . Megtalálhatók ott, ahol a termikus tehetetlenség az év jó részében kiegyensúlyozott hőcserét és a légkör stabilitását teszi lehetővé .

Szélegyensúly

Meglehetősen jó közelítéssel a szél erejét és irányát egyrészt a légköri nyomás vízszintes ereje, másrészt a Coriolis-erő befolyásolja . A nyomásgradiens által okozott erőnek fix iránya van, de a Coriolis-erő állandóan derékszögben áll a sebességgel szemben, és hajlamos a szél jobbra (az északi féltekén) eltéríteni. A szél iránya csak akkor stabilizálódhat, ha a szél már egyáltalán nem térül el, vagyis amikor ez a két erő egyensúlyban van: a nyomásgradiens következtében fellépő erő pontosan ellentétes a Coriolis-féle erővel.

Egyensúly esetén a szélsebesség-vektor (amely mindig merőleges a Coriolis-erőre) tehát merőleges a nyomásgradiensre is. Ez Buys-Ballot törvénye . A nyomásgradiens által okozott erőnek fix iránya van, de a Coriolis-erő állandóan derékszögben áll a sebességgel szemben, és hajlamos a szél jobbra (az északi féltekén) eltéríteni. A szél fúj körül az alacsony (ahelyett, egyenesen előre, az intuíció volna meg), lényegében a izobár vonalak , az óramutató járásával ellentétesen az északi féltekén, és az óramutató járásával megegyező, a déli féltekén. Amint a szél körökben forog (első közelítésként), elmozdulása nem tudja közvetlenül kitölteni a központi mélyedést; emiatt a depresszió viszonylag stabil, annak ellenére, hogy a nyomásgradiens és az ebből adódó atmoszféra elmozdulás következik be.

Az első néhány száz méterben a talaj felett a súrlódási erő is jelentősen hat a szélre, és hajlamos lassítani a szelet: ez a szél irányával ellentétes irányban kifejtett erő. Mivel a Coriolis erő viszont mindig merőleges a szélre, hogy a szél stabil és egyensúlyban legyen, a nyomás gradiensnek kompenzálnia kell mind a Coriolis, mind a súrlódási erőt. Ehhez iránya már nem lehet merőleges a szélre, hanem kissé előre kell irányulnia a szél irányához képest. Más szavakkal, a súrlódó komponens azt eredményezi, hogy a talajon az egyensúlyi szél nem fújhat pontosan az izobár vonalak irányába , hanem át kell irányítani a mélyedés közepe felé.

Ez a súrlódási hatás általában visszahozza a levegőt a mélyedés középpontjába, alulról, és ez a korlátozott levegőbemenet az alján csak akkor egyensúlyozható, ha a központi levegő megemelkedik a mentén. A lényegében körkörös vízszintes rendszeren, amelyet a Coriolis-erő ural, egy függőleges rezsim kerül egymásra, amely egy felfelé irányuló függőleges mozgást hoz létre egy légköri konvekciós cella közepén .

A depresszió kialakulása ekkor két hatás versengéséből adódik. A földön lévő súrlódási erők eloszlatják az energiát, és hajlamosak úgy kitölteni a mélyedést, hogy levegőt juttatnak a központ felé. A középen lévő levegő emelkedése a központi motor, amely elegendő energiát képes felszabadítani a szívóhatás kiváltásához, ami éppen ellenkezőleg, hangsúlyozza a depressziót és felgyorsítja a légtömegek általános mozgását.

A légtömeg átlagos függőleges sebessége

A mélyedést a talajközeli konvergencia és a nagy magasságban való divergencia, ezért a légtömeg felfelé irányuló mozgása jellemzi, amely mérsékelt égövön néhány centiméter / másodperc nagyságrendű.

Az emelkedési sebességet kifejező képletek

Legyen U a vízszintes szélsebesség, f₀ a „ Coriolis-erőhöz  ” tartozó paraméter  és L a mélyedés nagysága. Az R Rossby-számot a következőképpen definiáljuk :

Ro=Uf0L{\ displaystyle Ro = {U \ f_ {0} L}} felett

Mérsékelt szélességi fokokon van s; a trópusi szélességeken inkább s. A közepes szélességi fokú depresszió esetén megvan és mi ad . Vagy a tropopauza magassága . Az átlagos emelkedési arány: f0=10.-4{\ displaystyle f_ {0} = 10 ^ {- 4}}f0=10.-5.{\ displaystyle f_ {0} = 10 ^ {- 5}}L≈10.6. m{\ displaystyle L \ kb. 10 ^ {6} \ m}U≈10.m/s{\ displaystyle U \ kb. 10 m / s}Ro≈0.1{\ displaystyle Ro \ kb. 0,1}H≈10.4{\ displaystyle H \ kb. 10 ^ {4}}

W=RoUHL=U2Hf0L2{\ displaystyle W = Ro {UH \ over L} = {U ^ {2} H \ over f_ {0} L ^ {2}}}

amely mérsékelt szélességeket ad . W≈0,01 m/s{\ displaystyle W \ kb. 0,01 \ m / s}

Most trópusi szélességeken vagyunk, és egy kis trópusi ciklont tekintünk. Tegyük fel, hogy , , , kapjuk: U=30 m/s{\ displaystyle U = 30 \ m / s}L=3×10.5.m{\ displaystyle L = 3 \ szor 10 ^ {5} m}H=2×10.4 m{\ displaystyle H = 2 \ szor 10 ^ {4} \ m}

W=30×30×2×10.410.-5.×3×10.5.×3×10.5.=20 m/s{\ displaystyle W = {30 \ x 30-szor 2-szer 10 ^ {4} \ 10 ^ {- 5} \ 3-szor 3-szor 10 ^ {5} \ 3-szor 10 \ {5}} = 20 \ m / s}

és a Rossby-szám lesz

Ro=3010.-5.×3×10.5.=10.{\ displaystyle Ro = {30 \ több mint 10 ^ {- 5} \ 3-szor 10 ^ {5}} = 10} Elméletileg a felvonó függőleges sebessége 20  m / s lenne , ami nem túl hiteles  

Elméletileg a trópusi ciklonban az átlagos emelkedési sebesség elérheti ( 20 m / s vagy annál nagyobb), ami nem túl hiteles. A gyakorlatban, a függőleges sebesség mérése a gomolyfelhő magasságban képező fala a szem a ciklon általában nagyságrendileg 5 , hogy 10 m / s .   

Súlyos ciklonok során azonban tornádók alakulhatnak ki, és feltételezhető, hogy az emelkedési sebesség nagyobb volt.

Meg kell jegyezni, hogy a mérsékelt égövi területeken a légtömeg növekedési sebessége néhány centiméter / másodperc nagyságrendű, ami kizárja, hogy olyan vitorlázó repülőgépek használják, amelyek zuhanási sebessége nagyságrendileg egy méter / másodperc. Másrészről teljesen kizárt, hogy egy vitorlázórepülővel repüljön egy trópusi ciklonban, tekintettel a fellépő szélsőséges jelenségekre. Ugyanakkor alacsony fekvésű, ha az időjárás is világos, extra trópusi ciklon fog generálni kiváló légkörkutatási feltételeket siklik , és ez különösen miután a folyosón egy hidegfront miatt az átlagos sebesség a feljutás a levegő lesz jelentős.

Megjelenés és eloszlás

A mélyedés megjelenését és mozgását általában a függőleges felfelé irányuló mozgás okozza a mélyedés közvetlen közelében. A felfrissülést a szabad légkör dinamikájának jelenségei okozhatják, amelyek divergenciát okoznak a troposzféra középső vagy felső rétegében  ; ez a magasságbeli eltérés elszívást okoz, amelynek következtében a levegő felemelkedik az alsó szintekről és csökkenti a nyomást a talaj szintjén.

A jelenségek közül, amelyek a magasság eltérését okozhatják:

• Baroklinikus hullámok (más néven frontális hullámok, amelyek a sugárárammal társulnak );
• A advekciós az örvény . ;
• A látens hő felszabadulása a légköri vízgőz felhő-kondenzációja miatt;
• A légköri konvekció túlságosan felfrissülést generál, de a konvektív tolóerő forrása általában alacsony.

Mindezek a jelenségek különböző mértékben kombinálhatók és nem zárják ki egymást. Tehát a depresszió (ciklogenesis) kialakulásának két fő módja van, amelyek a kialakulás helyétől függenek:

• Az északi és déli 30 fokon túl, fontos a Coriolis-erő, a levegő többé-kevésbé homogén tömegekben szerveződik, amelyeket gyors átmeneti zónák választanak el, amelyeket frontoknak nevezünk . Közepes szélességi mélypontok képződnek e szalagok mentén a Norvég Meteorológiai Iskola által nagyon jól leírt ciklusban, amely kiemeli a függőleges mozgásokat.
• Az Egyenlítőhöz közelebb a frontok nélküli légtömeg konvekciója játszik a fő szerepet. Az alacsony Coriolis-faktor csak a zivatarok megszervezésének koncentrálására szolgál.

Amint a mélyedést okozó erők eloszlanak, a felszíni áramlásnak a depresszió középpontja felé történő, fent leírt konvergenciája fokozatosan megtelik.

Társított idő

A mélypontok általában rossz időjárást és borult égboltot, valamint minden kapcsolódó meteorológiai jelenséget hoznak, mint például záporok , zivatarok , hurrikánok vagy viharok, mivel a levegő függőleges mozgása felfelé ( felfelé ) a föld közelében lévő szelek konvergenciájának és eltérésnek az eredménye. a magasságban. Ez a folyamat csökkenti a levegő hőmérsékletét, mivel adiabatikus táguláson megy keresztül , és eljön az a pont, amikor ez eléri a telítettség értékét a légcsomagban lévő páratartalomhoz viszonyítva . Erről a szintről a vízgőz növekvő részének kondenzációja zajlik a telken, amely felhőt képez. Ha a függőleges mozgás folytatódik, a felhőcseppek esőcseppeket vagy pelyheket képeznek, a környezeti hőmérséklet függvényében.

A levegő stabilitásától függően különböző típusú felhők és csapadékok nyerhetők. A közepes szélességek mélyedések ( extratropical ciklonok ), vannak légtömegek érkező Egyenlítő és a pólusok mentén átmeneti zónák nevű fronton . A mélyedés körül kialakuló ciklonikus keringés lehetővé teszi a forró levegő szállítását a pólusokba és a hideg levegőt az Egyenlítőbe, a frontális szektortól függően. A rendszer elején a levegő általában stabil, mivel meleg levegő halad előre a hűvösebb levegő felett, és a folyamatos felemelkedés során felhők alakulnak ki, amelyek stratiform típusúak . Ennek eredményeként nagy eső vagy folyamatos havazás következik be . Forró szektorukban a levegő instabil lehet, és a legkisebb felfelé irányuló mozgást felgyorsítja Arkhimédész záporokat vagy zivatarokat adó lendülete . E rendszerek mögött a levegő is instabil, de kevésbé párás, a konvekció kevésbé mély.

Másrészt a trópusi ciklonokban a felhők és a csapadék teljes egészében konvektív típusú, és sávokban nagyon sajátos szerveződéssel rendelkeznek . Nem kapcsolódnak frontokhoz, ezért ezeknek a rendszereknek a felületi hőmérséklete általában egyenletes.

Megjegyzések és hivatkozások

1. Meteorológiai Világszervezet , "  Depresszió  " , A meteorológia szószedete az Eumetcal- on (hozzáférés: 2013. augusztus 23. )
2. "  Depresszió  " , meteorológiai szószedet , Météo-France-on (megtekintve 2013. július 2-án )
3. "  Termikus depressziók  " , A meteorológia szószedete , Météo-France-on (megtekintve : 2014. május 19. )
4. "  Geosztrofikus szél  " , a meteorológia szószedete a Météo-France-on ,2010(megtekintve 2013. július 2-án )
5. "  A geosztrofikus szél meghatározása és a Buys-Ballot szabály meghatározása  " , az UVED-n , a pedagógia egyetemi szolgálatánál (konzultáció 2013. július 2-án )
6. "  Buys-Ballot (Christophorus Henricus)  " , Az időjárás előrejelzése , Météo-France ,2010(megtekintve 2013. július 2-án )
7. "  A geosztrofikus szél határai: a súrlódási réteg esete a föld közelében  " , az UVED-n , egyetemi oktatási szolgálat (konzultáció 2013. július 2-án )
8. Sylvie Malardel, alapjai meteorológia: az iskolában az idő , Toulouse, Cépaduès ,2009, 710  p. ( ISBN  978-2-85428-851-3 és 2-85428-851-3 ) , p.  306-313
9. (a) Kerry Emanuel, trópusi ciklonok , 75-104  o. ( online olvasható ) , p.  81.
10. (in) Black M. és mtsai. A trópusi ciklonok függőleges mozgási jellemzői, meghatározva a levegőben lévő Doppler radiális sebességekkel , vol.  54,1996. július( online olvasható ) , p.  1888
11. (en) D. Bikos, J. Weaver, R. Weldon, T. Carlson és D. Vallee, „  Cyclogenesis Seen by Photos from Geostationary Satellites  ” , Regional and Mesoscale Meteorology Branch , Colorado State University (hozzáférés július 2013. 2. ) [ppt]
13. „  Hogyan és hol Hurricanes Form ,  ” Mintegy Hurricanes , a kanadai Hurricane Center ,2010. június 30(hozzáférés : 2013. január 5. )
14. "  Kondenzációs folyamat  " , az UVED-n , egyetemi oktatási szolgáltatás (konzultáció 2013. július 2-án )
15. "  The clouds  " , az UVED-n , egyetemi oktatási szolgáltatás (hozzáférés : 2013. július 2. )
16. (in) JetStream, "  Tropical Cyclone Structure  " , Nemzeti Meteorológiai Szolgálat (hozzáférés: 2013. július 2. )

Lásd is

Kapcsolódó cikkek

• Légköri keringés
• Anticiklon
• Barometrikus vályú
• Európa meteorológiája

Külső linkek

• Hatósági nyilvántartások  :
  • Kongresszusi Könyvtár
  • Gemeinsame Normdatei
• Közlemények általános szótárakban vagy enciklopédiákban  : Encyclopædia Universalis  • Gran Enciclopèdia Catalana  • Store norske leksikon
• Sporttal kapcsolatos erőforrások  :
  • (en)  Szörfözés enciklopédiája
• "  A Toulouse-i Egyetem tanfolyama a légkör termodinamikájáról  " (konzultáció 2013. július 2-án )