Foehn effektus

A foehn-effektus vagy föhn-effektus egy meteorológiai jelenség , amelyet a légköri keringés és a megkönnyebbülés találkozása hoz létre, amikor az uralkodó szél találkozik egy hegylánccal . A név a foehn- ből származik , amelyet az erős, száraz és forró szélnek adnak az Alpokban .

Az emelkedő lejtőn elhelyezkedő levegő száraz adiabatikus lehűlésen megy keresztül , amely növeli relatív páratartalmát , végül telítettségig. Ha páralecsapódás van, felhők és csapadék keletkezik azon az oldalon, a kondenzációs hő felszabadulásával a légkörbe. Ekkor a hőmérséklet-változás a nedves adiabatikus gradiens lassabbá válik . Az akadálytól lefelé a szárazra vált levegő ismét leereszkedik és felmelegszik a száraz adiabatikus szerint, amely kitisztítja az eget ezen az oldalon. Az elvesztett vízgőz mennyiségétől és az akadály előtti és utáni magasságkülönbségtől függően forró, száraz szél képződik a lefelé lejtőn.

Elv

Amikor a szél többé-kevésbé merőlegesen találkozik egy heggyel , követi a megkönnyebbülést és felemelkedik. A légköri nyomás a tengerszint feletti magassággal csökken , a levegő hőmérséklete csökken, az adiabatikus tágulással , először a száraz adiabatikus gradiens szerint .

Ha a nedvességtartalom elég magas a kezdéshez, akkor a levegőben lévő vízgőz kondenzálódik arról a szintről, ahol eléri a telítettséget , ami felmelegíti a levegőt. Valóban, a sugárzás Solar , akitől a hőt , és hagyjuk s' elpárolog a víz a talaj szintjén, visszakerül a levegőbe látens hő . A légcsomag hőmérsékletének csökkenési sebessége tehát ettől a pillanattól lesz a lassabb nedves adiabatikus gradiens szerint, mindaddig, amíg van gőz kondenzálódni.

Ha a hegylánc felett stabil a levegő, akkor a megemelt telek nem folytathatja emelkedését, ha a csúcs már elmúlt és leereszkedett a másik oldalra. Ekkor a telítettségi pont alatt van, mert a víz eső formájában esett. Amikor lemegy, a levegő összenyomódik (mivel a nyomás lefelé növekszik), ezért hőmérséklete adiabatikus kompresszióval nő a száraz adiabatikus sebességnek megfelelően.

A fohn-effektus nem igényli, hogy csapadék ( eső / hó ) vagy vastag felhő keletkezzen a felemelkedő oldalon . Amint azt korábban kifejtettük, amikor az áramlási irányba emelt tömeg lehűlése csak többé-kevésbé vékony felhők képződését teszi lehetővé anélkül, hogy csapadékot eredményezne, az utóbbiakat az ereszkedés alatt lefelé kell elpárologtatni. A különbség a felületi hőmérséklet közötti a szél felőli oldalon (kék nyíl), és a szél alatti oldalon (piros nyíl) ezután csak attól függ a szintkülönbséget a két fél.

A fohn-effektust bemutató fényképen jól látható a fohn-lyuknak nevezett kék égsáv . A fohn lyukától lefelé találhatók az Altocumulus lenticularis (fújt felhők), amelyek a gravitációs hullámok és a cumulus fractus (apró, egyenetlen felhők) jelzői , amelyek jelzik a rotor jelenlétét .

A légköri réteg állapota az akadálytól lefelé

Az akadálytól lefelé a levegő adiabatikusan felmelegszik, a lefelé vezető úton kiszárad és kevésbé sűrűvé válik. Szemléltetésképpen: a szemben lévő légköri hangzás az erős nyugati szél által a légköri réteg állapotát mutatja Renóban , ez a város a Sierra Nevadától keletre található . Egyértelműen látszik, hogy a hőmérsékleti gradiens megegyezik a száraz adiabatikus gradiensével (9,75  K / km ) a 630  hPa szintig, azaz 3700 m magasságig  . Ezenkívül a levegő sokkal szárazabb a földön, mint a magasságban, ami a hangot a levegő hőmérséklete és a talaj harmatpontja közötti nagyobb különbséggel eredményezi . Ez a felmérés, amelyet a tél közepén hajtottak végre, megmutatja a levegő hőmérsékletének adiabatikus növekedését és kiszáradását, amikor ez a hegylánctól lefelé ereszkedik. A levegő ezért melegebb lesz, mint a környező légtömeg, ezért az arkhimédészi tolóerő miatt a magasságban visszapattan .

Változat

Ennek a folyamatnak az a változata, amikor a levegő olyan forrásrégióból származik, amely magasabb, mint a downstream régió. Ez a helyzet a Santa Ana szél esetén, amely száraz levegőt szállít a hegyek belsejéből, és a Csendes-óceán felé ereszkedik . Ez egy átjáró szél, amely a foehn és a katabatic szél összetevőivel rendelkezik . Ebben az esetben az emelt levegőnek nem kell elérnie a telítettséget és látens hőbevitelt kell elérnie. A megemelt légtömeg a száraz adiabatikát követi a hegy emelkedésén és ereszkedésén egyaránt. A végső szint alacsonyabb, mint a kiindulási szint, a végső hőmérséklet magasabb lesz. Természetesen a hatások kombinációja létezhet, vagyis az eltérés az indulás és az érkezés között, valamint a látens hő felszabadulása a vízgőz kondenzációja révén.

Hasonló helyzet fordulhat elő Bas Languedoc-ban, amikor a nyár elején száraz és langyos levegő zuhan le a Közép- Hegység magas fennsíkjairól , ezt a levegőt a szellőjelenségek által táplált Basse Provence-i hőnyomás szívja be. Ezután forró és nagyon száraz, erdőtüzeket elősegítő napi mistrált fúj . Ezt a szelet néha mistralet-nek hívják . Ilyen jelenség valószínűleg Nîmes 2019. június 28-i nagyon erős hőcsúcsakor következett be, amikor a régióban 45,9  ° C volt. Így ezen a napon meglehetősen erős északi szél fújt (13 csomó széllökésekkel 23 csomóra).

Ennek a folyamatnak egy másik változata a hőszakadás . Egy légi csomagszállítás süllyedő alatt virga a vihar szárad le. Ezután a száraz adiabatikus szerint melegszik . Ha elég erős, tehetetlensége révén forróbbá válik, mint a környező levegő.

Másodlagos légköri hatások

Gravitációs hullám

A foehn hatás az első része annak, ami történik, miután a levegő áthaladt az akadály másik oldalára. Lefelé a levegő adiabatikusan melegszik, miközben ereszkedik. Ha hőmérséklete meghaladja a környezet hőmérsékletét, és ha a földre érés előtt következik be, Archimédész lendülete felfelé pattan, mert a környezeti levegő akkor sűrűbb, mint a melegebb levegő részecskéje . A felfelé irányuló mozgás addig folytatódik, amíg adiabatikus lehűlése hűvösebbé nem teszi, mint a környezet, így ismét leereszkedik. Ez váltakozó felfelé és lefelé irányuló mozgásokat eredményezhet nagy távolságokon a hegytől lefelé. Ez akkor következik be, amikor a foehn-ből érkező levegő részecskéje egy fennálló inverziós rétegbe kerül.

Ezen orográfiai hullámok alatt, gyakran álló helyzetben, rotorok jelennek meg . Ezek a mozgások tehát összefüggésben lehetnek a felfelé tartó felhőkkel ( cumulus fractus ) és az erős turbulenciával. Helyes modellezése a jelenség magában foglalja az egyenleteket folyadék mechanika segítségével a nyomás gradiens , a levegő a stabilitás, a súrlódás , Coriolis-erő és a gravitáció .

A foehn által generált gravitációs hullám hatásait értékelik a vitorlázó pilóták, akik nagyon nagy magasságba tudnak felemelkedni. Ezenkívül ezekben a hullámokban a felfelé és lefelé irányuló mozgások nagyon intenzívek lehetnek. Lehetséges 10 m / s függőleges sebesség. Ezeknek az emelkedőknek köszönhetően nagyon nagy távolságokat lehet megtenni vitorlázógéppel.

Hidrodinamika és stabilitás

A levegő tömegének áramlását össze lehet hasonlítani egy folyadék áramlásával. Az F Froude számot használjuk, amely egyenértékű a Mach számmal . Kifejezi a kinetikus energia (a sebesség négyzete) és a potenciális energia (a hegylánc stabilitása és magassága) kapcsolatát. A Froude-szám kritikus értéke 1. Ebben az esetben a hegyi hullámok valószínűsége nagy. Igen , az áramlás blokkolva van, mert a levegő túl stabil az áramlás irányában, és a lejtőn felfelé haladó ábra nem érheti el a csúcsot. Ha , akkor a levegő nagyobb rezgések nélkül áramlik, mert nem elég stabil, és az előállított hullám a magasságban diszpergál.

Az eset megegyezik azzal, amit az FAA tanít, amikor azt mondja, hogy a gravitációs hullámok csak akkor alakulhatnak ki, ha a levegő stabil a hegy tetején és a hegy tetején. Lefelé a rotorok által kiváltott keveredési jelenség miatt a részhullám réteg levegője semlegesen stabil, és ezek a rotorok a széllel együtt mozoghatnak.

A jelenségek így sokkal összetettebbé válnak. Így előfordulhat, hogy a feltétel teljesülhet a gravitációs hullámok indukálásához a hegyektől lefelé, de a gombbal felhők képződnek a felfelé eső régióban.

Éghajlati hatások

A foehn-hatás gyakran tapasztalható a part menti területek hegyein és a hegyvidéki szigeteken. A tenger felőli lejtő nedves, míg a szárazföldi oldal szárazabb; így ez a pluviometrikus árnyék létrehozásának egyik módja . Amerikában a Sziklás-hegység vagy az Andok keleti lejtője nagyon száraz és ismeri a szelet olyan jelenség miatt, mint a Chinook és a Zonda . A Death Valley egy olyan extrém eset, amikor a foehn segít ilyen árnyékot létrehozni . A Sierra Nevada elszakította az óceáni befolyástól , ez szinte abszolút sivatag . Ázsiában gondolhatunk arra, hogy a monszun áramlása felfelé halad a Himalájában, és elárasztja az indiai szubkontinenst, de száraz éghajlatot ad a hegyek másik oldalán lévő tibeti fennsíknak . Ausztráliában az ausztrál Cordillera ( Great Dividing Range ) felett keleties szél által okozott foehn-hatás fokozza az ország keleti partvidékén a csapadékmennyiséget , és létrehozza a belső sivatagot.

A Foehn típusú szelek gyakran hirtelen jelennek meg a földön, még akkor is, ha a szelek keringése egy ideje kedvező a jelenlétük számára. Ez annak köszönhető, hogy a hegyek lábánál, a szélirányú oldalon nagyon hideg levegőréteg található a földön, ami hőmérsékleti inverziót jelent. A lejtőn lefelé haladó foehn nem képes átszúrni ezt a nagyon stabil légtömeget, és mindaddig fennmarad, amíg az inverzió vissza nem tér. Ez a visszavonulás általában akkor következik be, amikor a szél a földön gyengévé válik, és párhuzamosan áll a szélirányú hegyekkel. Amikor a földre ér, hirtelen felmelegíti a környéket, gyakran nagyon drámai módon.

Mivel a levegő folyamatosan megújul és összenyomódik, a foehn rendszer a szokásosnál sokkal melegebb éjszakákat eredményezhet, mivel a levegő felmelegedése mechanikai jelenséghez kapcsolódik. Így a déli szél miatt Grenoble-t és agglomerációját néha nagyon magas hőmérsékletnek teszik ki a nyári éjszakák, és általában a túl magas hőmérsékleteket az évszakban.

Franciaország

Az anyaország , a Cévennes vannak kitéve főn hatás nyugati forgalom. A lánctól nyugatra a magas fennsíkok nagyon nedvesek, míg az Ardèche és a Gard alsó völgyei , valamint a Rhône alsó völgye sokkal szárazabb és mediterrán éghajlatú . Hasonló jelenség figyelhető meg a Közép-Massif északi részén is  : a Chaîne des Puys szintén foehn hatást vált ki, amelynek következménye az, hogy jelentősen csökkenti a csapadékot a Limagne síkságon (amelynek félig kontinentális menedékhelyzetű éghajlata van). Így Clermont-Ferrandban az éves átlagos csapadékmennyiség csak 57  cm , így Franciaország a legkevesebb csapadékkal rendelkező városok közé tartozik. Ugyanígy a Monts du Forez esetében is, amelyek a Forez síkságát alacsony esőzésű térséggé teszik.

Hasonló jelenség fordul elő az alpesi völgyekben, különösen Grenoble környékén, valamint Savoie -ban és Haute-Provence-ban . A régió Sierre , a központi Wallis , ismert, hogy különösen száraz, egyes szerzők azt állítják, hogy még Sierre egy mediterrán éghajlat .

Ez a Pireneusok francia és spanyol lejtőit is érinti. Déli szél esetén erős száraz hőség uralkodik Aquitania felett, míg északi szél esetén Aragonban a misztrálhoz hasonló rendszer alakul ki . Hasonlóképpen, a foehn-effektus azt is jelenti, hogy az elzászi Colmar szintén meglehetősen száraz francia város, évi 61  cm csapadékmennyiséggel, a Vosges-hegység elzászi oldala pedig részben tartozik a szőlőhegyével a fœhn-effektussal.

A Déli-Alpokban a mistral jelenléte gyakran társul a hegyi hullámokkal . A jelenléte orografikus hullámok által használt vitorlázó pilóták igazolják Saint-Auban , Vinon-sur-Verdon , sőt Fayence közelében található a keleti határa a befolyása a Mistral. Ugyanebben az időben gomolyfelhők alakulnak ki a Mercantour felett, és heves zivatarokat okoznak. Ez történt 2016. augusztus 10-én azzal, hogy Marseille- ben egy erőszakos mistral erdőtüzeket és nagy zivatarokat okozott a Mercantour-ban.

Végül a foehn-hatás Korzika éghajlatának egyik fő eleme, amely a sziget időjárási viszonyainak gyakori aszimmetriájáért felelős, a szigetet kettévágó hegyvonulatok két oldalán. Télen például a libeccio (délnyugati szél) gyakran csapadékot és zivatart hoz a sziget nyugati lejtőin, miközben a keleti parton megemelkedik a hőmérséklet és csökken a páratartalom.

Vegyes hatások

Csúszás

A fœhn hatás általában a hegyi hullámokkal társul . Ezek nagyon magasra (több mint 15 km-re) emelkedhetnek, és ezért lehetővé teszik a nagyon nagy magasságok elérését és a siklóval nagyon nagy távolságok megtételét .

Különböző nevek

Régiótól függően ezek a szelek más néven ismertek, többek között:

Megjegyzések és hivatkozások

Megjegyzések

  1. A mistral általában mindig a Genovai-öböl mélyedésével jár, amely egy dinamikus mélyedés , amelyet az Alpok láncán a hidegfront elzáródása okoz . Ezért nem meglepő, hogy a Mercantour felett nagy zivatarok alakulnak ki.
  2. A Marseille METAR 30 ° -nál 320 ° -os szelet mutat, 42 csomó széllel aznap 13:00 órakor

Hivatkozások

  1. Meteorológiai Világszervezet , "  Foehn  " , időjárási szószedet , Eumetcal (hozzáférés: 2015. április 15. )
  2. "  The foehn effect  " , Météo-France (Hozzáférés : 2015. április 15. )
  3. "  A foehn hatása  " , a MétéoLaflèche-n (hozzáférés : 2015. április 15. )
  4. (in) "  Santa Ana  " , Glosszárium , Amerikai Meteorológiai Társaság (hozzáférés: 2015. április 15. )
  5. A Mistral , p.  34
  6. A Mistral , p.  37
  7. Honorin Victoire, a francia szelek kis enciklopédiája: származásuk és történetük , Jean-Claude Lattès ,2001, 422  p. ( ISBN  978-2-7096-2193-9 ) , p.  258
  8. "  Rendkívüli kánikula júniusban: 46,0 ° C, új abszolút országos hőrekord  " , Keraunoson ,1 st július 2019(megközelíthető 1 -jén július 2019 )
  9. "  Nimes Garrons rekordjai június 28-án  " , az Info climat oldalon
  10. (in) Amerikai Meteorológiai Társaság „  Heat tört  ” , szószedet meteorológia , amerikai Meteorológiai Társaság ,2000( ISBN  1878220349 )
  11. "  Onde de relief  " , Meteorológiai szószedet , Météo-France (hozzáférés : 2015. április 15. )
  12. (in) Short Course in Cloud fizika , Butterworth-Heinemann,1 st január 1989, 3 e  . , 304  p. ( ISBN  0-7506-3215-1 ) , p.  30-35EAN 9780750632157
  13. (a) Roland B. Stull, Bevezetés a határréteg meteorológia , Dordrecht / Boston / London, Kluwer Academic Publishers,1988, 666  p. ( ISBN  90-277-2768-6 , online olvasás ) , p.  601
  14. Tánc a széllel , p.  174
  15. (in) "  Illustration of Foehn  " , Glossary , Bureau of Meteorology of Australia (hozzáférés: 2015. április 15. )
  16. Guilhem Martin, Grenoble, a klímától eltekintve , Amazon,2013, 8 th  ed. , 170  p. ( ISBN  978-2-9545530-0-9 , online olvasás ) , p.  41
  17. Météo de France , p.  226
  18. Météo de la France , p.  239
  19. Pierre le Hire, "  Gyulladások a Bouches-du-Rhône-ben:" Rendkívüli tüzek városkörnyéki jellegük miatt "  ", Le Monde ,2016. augusztus 11( online olvasás )
  20. Janis Brossard, „  Orages sur les Alpes-Maritimes 2016. augusztus 10-én  ” (hozzáférés : 2017. július 27. )
  21. (in) "  Az LFML időjárási előzményei - 2016. augusztus 10.  "
  22. "  Figyelemre méltó februári értékek Franciaországban  " , Météo-France (hozzáférés : 2010. február 12. )

Bibliográfia

Lásd is

Kapcsolódó cikkek

Külső hivatkozás