Stabilité atmosphérique et convection
Que le ciel reste dégagé ou qu'il se transforme en orages imposants dépend de la stabilité, c'est-à-dire de la lutte entre la flottabilité d'une parcelle d'air ascendante et la résistance de l'air environnant.
Definition
La stabilité atmosphérique décrit la tendance d'une parcelle d'air déplacée à revenir à son niveau d'origine ou à s'en éloigner, et la convection est le brassage vertical qui se produit lorsque l'atmosphère est instable et que les parcelles deviennent flottantes.
Scope
Ce sujet aborde la stabilité statique et la théorie des parcelles, les conditions d'instabilité absolue, conditionnelle et convective, l'énergie disponible pour la convection telle que mesurée par l'énergie potentielle de convection disponible (CAPE), ainsi que la convection libre et forcée qui en résulte.
Core questions
- Comment la comparaison du gradient thermique d'une parcelle avec celui de l'environnement détermine-t-elle la stabilité ?
- Quelle est la différence entre l'instabilité absolue, conditionnelle et convective ?
- Comment l'énergie potentielle de convection disponible quantifie-t-elle le potentiel d'orages ?
- Qu'est-ce qui déclenche et maintient la convection atmosphérique ?
Key theories
- Théorie des parcelles de stabilité
- Une parcelle déplacée qui devient plus chaude et moins dense que son environnement continue de s'élever, signalant une instabilité, tandis qu'une parcelle qui devient plus froide redescend, ce qui constitue la base de la comparaison des gradients thermiques de la parcelle et de l'environnement.
- Énergie potentielle de convection disponible
- La flottabilité intégrée qu'une parcelle gagnerait lors de son ascension à travers sa couche d'aire positive mesure l'énergie disponible pour la convection et aide à anticiper la vigueur des orages.
Mechanisms
La stabilité est évaluée en soulevant une parcelle hypothétique et en comparant sa température, régie par le gradient thermique adiabatique sec ou saturé, avec celle de l'environnement. Si l'environnement se refroidit avec l'altitude plus rapidement que la parcelle, celle-ci reste flottante et la convection s'ensuit ; si le refroidissement est plus lent, la parcelle redescend et l'air est stable. L'instabilité conditionnelle survient lorsque la couche est stable pour une ascension sèche mais instable pour une ascension saturée, de sorte qu'une élévation jusqu'à la saturation peut déclencher la convection, l'énergie disponible étant quantifiée par l'énergie potentielle de convection disponible.
Clinical relevance
L'évaluation de la stabilité et de l'énergie convective à partir des sondages est essentielle pour la prévision des orages, des phénomènes météorologiques violents et des dangers pour l'aviation ; les indices dérivés des concepts de stabilité guident l'émission quotidienne des prévisions de convection et des alertes d'orages.
History
La théorie des parcelles et l'analyse de l'instabilité conditionnelle se sont développées au milieu du XXe siècle, parallèlement à l'étude de la météorologie tropicale et convective par Riehl et Simpson ; plus tard, des mesures basées sur l'énergie, telles que l'énergie potentielle de convection disponible, mises en évidence dans la synthèse d'Emanuel, sont devenues des outils standard pour diagnostiquer la convection.
Key figures
- Kerry Emanuel
- Joanne Simpson
- Herbert Riehl
Related topics
Seminal works
- emanuel1994
- wallace2006
Frequently asked questions
- Qu'est-ce qui rend l'atmosphère instable ?
- L'atmosphère est instable lorsque la température diminue rapidement avec l'altitude, de sorte qu'une parcelle d'air ascendante reste plus chaude et plus légère que son environnement et continue d'accélérer vers le haut, ce qui favorise la formation de nuages et d'orages.
- Que signifie la CAPE pour un prévisionniste ?
- L'énergie potentielle de convection disponible, ou CAPE, mesure la quantité d'énergie de flottabilité qu'une parcelle ascendante pourrait acquérir ; une CAPE plus élevée indique un potentiel de courants ascendants plus forts et d'orages plus vigoureux, bien que d'autres ingrédients soient également nécessaires.