Stabilité atmosphérique et convection

Comment la structure thermique verticale de l'atmosphère détermine si l'air s'élève librement, et les mouvements convectifs qui en résultent.

Definition

La stabilité atmosphérique est la tendance de l'atmosphère à supprimer ou à amplifier les déplacements verticaux de l'air ; la convection est le mouvement vertical dû à la flottabilité qui se produit lorsque l'atmosphère est instable.

Scope

Couvre les critères de stabilité statique comparant les gradients thermiques des parcelles et de l'environnement, l'instabilité absolue et conditionnelle, le niveau de convection libre et le niveau d'équilibre, l'énergie potentielle de convection disponible et l'inhibition convective, ainsi que l'organisation de la convection flottante en thermiques, nuages et orages.

Core questions

• Quand l'atmosphère résiste-t-elle, et quand amplifie-t-elle, le mouvement vertical ?
• Qu'est-ce que l'instabilité conditionnelle et pourquoi est-elle centrale à la convection humide ?
• Comment l'énergie disponible pour la convection est-elle quantifiée à partir d'un sondage ?

Key theories

Critères de stabilité des parcelles

La comparaison du gradient thermique d'une parcelle déplacée avec le gradient thermique environnemental classe l'atmosphère comme stable, neutre ou instable, le cas humide entraînant une instabilité conditionnelle.

Énergétique convective

L'énergie potentielle de convection disponible mesure la flottabilité intégrée qu'une parcelle peut acquérir lors de son ascension, régissant l'intensité potentielle de la convection.

Mechanisms

Une parcelle déplacée vers le haut est flottante si elle reste plus chaude, et donc moins dense, que son environnement. Lorsque le gradient thermique environnemental se situe entre les gradients adiabatiques sec et humide, l'atmosphère est conditionnellement instable : stable pour les parcelles non saturées mais instable une fois que la saturation commence. L'énergie potentielle de convection disponible quantifie la flottabilité qu'une parcelle accumule au-dessus du niveau de convection libre, tandis que l'inhibition convective mesure la barrière énergétique qui doit d'abord être surmontée.

Clinical relevance

Les indices de stabilité et les métriques d'énergie convective sont des outils essentiels pour la prévision des orages, des phénomènes météorologiques violents et du mélange vertical des polluants dans la couche limite.

History

La méthode des parcelles et la classification de la stabilité ont été établies au début du XXe siècle par Normand et d'autres ; le traitement moderne de l'énergétique convective humide, y compris l'énergie potentielle de convection disponible, a été systématisé dans la monographie d'Emanuel de 1994.

Key figures

• Kerry Emanuel
• Charles Normand

Seminal works

• emanuel1994

Frequently asked questions

Qu'est-ce que l'instabilité conditionnelle ?

L'instabilité conditionnelle est un état dans lequel l'atmosphère est stable pour l'air non saturé mais devient instable une fois qu'une parcelle ascendante atteint la saturation et que le dégagement de chaleur latente la rend flottante.