Partie III Application au cas de l’ouragan Bret (22-23 Aoˆ ut 1999) 105
3.2 Bilans de chaleur latente
3.2.2 Evaluation de la contribution des diff´ erents termes du bilan de chaleur
Afin de comprendre quels sont les param`etres qui influent le plus sur la restitution des
profils de chaleur latente, on ´etudie la contribution de chacun des termes du bilan (cf section
3.2. Bilans de chaleur latente
2.4.1, ´equation (2.33). Pour cela, on pr´esente diff´erentes coupes horizontales `a un niveau d’al-titude donn´e. On choisit pour ces coupes horizontales l’altitude o`u la restitution des profils
d’hydrom´et´eores ´etait la meilleure (5 km). Afin d’´evaluer le comportement dans la couche 0 -14 km, on repr´esente ´egalement diff´erentes coupes verticales (de la mˆeme mani`ere que dans le
chapitre 2).
R´esultats de la restitution `a 4 km
Dans un premier temps, on a repr´esent´e sur les figures (3.7a) et (3.7b), des coupes
hori-zontales `a 4 km d’altitude respectivement du terme de s´edimentation et du terme de transport vertical des pr´ecipitations. Les deux termes sont exprim´es en [g.kg−1.hr−1]. Tout d’abord, on
ob-serve que le terme de transport vertical est d’un ordre de grandeur inf´erieur `a la s´edimentation. La structure du cyclone est assez bien restitu´ee, on peut distinguer l’œil et son mur sur les
deux coupes ainsi que les bandes spiral´ees du Nord-Est et Sud-Ouest (seulement visible sur la coupe (b)). La s´edimentation est la plus forte dans le mur de l’œil avec un maximum de 15.9
g.kg−1.hr−1 dans le cadran Nord-Ouest. Elle est associ´ee `a des contenus en pr´ecipitation forts ce `a quoi l’on pouvait s’attendre. En effet, plus les contenus sont ´elev´es, plus la vitesse terminale
de chute est importante. D’autre part, on observe des transports verticaux n´egatifs essentiel-lement dans le mur de l’œil. Etant donn´e qu’`a cette altitude, la vitesse verticale est toujours
positive, ces mouvements sont dus `a une diminution de contenus en pr´ecipitation avec l’altitude. En effet, si l’on regarde les profils de pr´ecipitation (cf Fig. 2.16), on a bien cette diminution.
Quand on se rapproche de la surface, les pr´ecipitations augmentent. On est donc dans une zone de pr´ecipitation intense qui devrait normalement ˆetre associ´ee `a des subsidences. Je reviendrai
plus tard sur ce sujet lors de la validation `a l’aide des mesures a´eroport´ees. Gardons `a l’esprit que le terme de transport vertical qui rentre en compte dans la d´etermination de la fonction de
production de pr´ecipitation est toujours n´egligeable devant le terme de s´edimentation.
Sur la figure (3.8) sont repr´esent´ees des coupes horizontales des fonctions de production de
pr´ecipitation (a) `a 4 km d’altitude et de nuage (b) `a 5 km d’altitude en [g.kg−1]. Ici aussi, F (qc) est d’un ordre de grandeur inf´erieur `a celui de F (qp). J’ai choisi de ne pas repr´esenter la coupe horizontale de F (qc) `a 5 km car comme on le verra sur la coupe verticale (cf figure 3.9 c), on
se trouve dans une zone de transition entre la phase liquide du nuage et la zone de m´elange des phases liquide et glace du nuage. La coupe (3.8 a) correspond donc `a la somme des termes de
Chapitre 3. Cas d’´etude : Le cyclone Bret
est tr`es ressemblante au terme majoritaire, la s´edimentation donc. La fonction de production de pr´ecipitation `a cette altitude est presque toujours positive avec une zone maximale dans le mur
de l’œil comprise entre 7 et 15.9 g.kg.hr−1. Cela signifie que l’on est en r´egime satur´e et donc que pour la restitution de chaleur latente, on prend toujours en compte `a la fois F (qp) et F (qc)
(cf section 2.4.1). F (qc) est g´en´eralement n´egatif, ce qui signifie que l’on a une diminution du qc avec l’altitude `a ce niveau puisque rappelons le, la vitesse verticale est toujours positive. Un
signe n´egatif de F (qc) indique que l’on a des ph´enom`enes d’auto-conversion et de collection, ce qui est logique puisque l’on est dans une zone de pr´ecipitation.
3.2. Bilans de chaleur latente
Fig. 3.7: (a) et (b) repr´esentent les coupes horizontales des termes de s´edimentation et de transport vertical de pr´ecipitation `a 4 km d’altitude. L’unit´e est le [g.kg.hr−1]
Chapitre 3. Cas d’´etude : Le cyclone Bret
Fig. 3.8: (a) et (b repr´esentent les coupes horizontales de F (qp) et F (qc) `a 4 et 5 km d’altitude respectivement. L’unit´e est le [g.kg.hr−1]
3.2. Bilans de chaleur latente
Interpr´etation des profils verticaux
Sur la figure (3.9), on a repr´esent´e les coupes verticales le long de croix des coupes horizon-tales pr´ec´edemment pr´esent´ees. Les coupes (a), (b), (c) et (d) correspondent respectivement
au terme de s´edimentation, au transport vertical de pr´ecipitation, `a la fonction de production de nuage et de pr´ecipitation seulement l`a o`u il pleut (on n’a pas de restitution ailleurs).
Le terme de s´edimentation (coupe a) est d’un ordre de grandeur sup´erieur `a celui du transport
vertical de pr´ecipitation (coupe b) avec un maximum de 10.9 g.kg−1.hr−1 pour le terme de s´edimentation et de 0.3 g.kg−1.hr−1 pour le transport vertical. Les transports verticaux sont
en g´en´eral nuls ou voisins de z´ero except´e dans les zones convectives du mur de l’œil et de la bande spiral´ee Ouest. On observe alors deux types de profils de transports verticaux dans ces
zones. Le signe du terme de transport vertical est principalement tributaire du gradient vertical de qp avec l’altitude puisque w est essentiellement positif dans ces zones. Dans la partie la plus
intense du mur de l’ œil (cadran Ouest), BRAIN a restitu´e une tour convective de pr´ecipitation continue o`u qp d´ecroit donc avec z (cf figure 2.16 b). Cette zone de gradient de qp n´egatif
est associ´ee `a une vitesse verticale toujours positive, d’o`u le transport vertical n´egatif obtenu dans cette zone compris entre -0.1 et -0.6 g.kg−1.hr−1. Le cadran Est du mur de l’œil, ainsi que
la bande spiral´ee Ouest (cf figure 2.16 b) sont caract´eris´es par une discontinuit´e du profil de pr´ecipitation, d’o`u cette discontinuit´e du profil de transport vertical puisque w est positif sur toute la couche d’atmosph`ere concern´ee. Dans la couche de fonte (entre 4 et 6 km), on observe
des transports compris entre -0.1 et -0.2 g.kg−1.hr−1et en dessus et en dessous de cette couche, les transports verticaux sont compris entre 0.2 et 0.3 g.kg−1.hr−1.
La zone au voisinage de la couche de fonte reste un r´egion d´elicate `a restituer car elle est constitu´ee d’un profil restitu´e par BRAIN mais dont la partie liquide provient `a l’origine d’une
mesure radar alors que la partie glace a ´et´e “extrapol´ee” grˆace `a des sorties de mod`eles. Les gradients verticaux dans cette zone doivent ˆetre consid´er´es avec pr´ecaution. Malheureusement,
dans la convection, ces gradients sont multipli´es par une vitesse verticale forte donc le terme produit peut ˆetre fort dans le sens positif. Par chance, la contribution de ce terme de transport en particulier dans ces r´egions suspectes est faible devant le terme de s´edimentation. Si le terme de
transport vertical pr´esente une structure en couches horizontales, le terme de s´edimentation met bien en valeur l’asym´etrie observ´ee dans les pr´ecipitations. C’est le terme dominant et quoique
Chapitre 3. Cas d’´etude : Le cyclone Bret
de la param´etrisation utilis´ee et reste proportionnelle au taux de pluie. Au final, le terme de s´edimentation est presque toujours positif avec des maxima dans les zones de pr´ecipitation
intense. La fonction de production de pr´ecipitation (cf figure 3.9.d) est comme pour la coupe horizontale tr`es ressemblante au terme majoritaire, la s´edimentation donc.
Pour le terme de fonction de production de nuage repr´esent´e sur la coupe (3.9 c), on signale la pr´esence d’un double r´egime. De mˆeme que pour le transport vertical de pr´ecipitation, F (qc)
d´epend de w, qui est toujours positif dans notre restitution. Le signe de F (qc) d´epend donc du gradient de nuage. Or, le nuage liquide et le nuage glace sont fortement d´ecorr´el´es. On a une
forte discontinuit´e entre le nuage liquide `a 3 km et le nuage glace `a 8 km. Au-dessous de la couche de fonte, le gradient de nuage liquide augmente de mˆeme que le gradient de nuage glace
augmente au-dessus de la couche de fonte avant de diminuer `a nouveau `a 10 km. On va ´emettre les mˆemes r´eserves sur l’estimation du terme qc que sur celle de qp.
On n’a pas repr´esent´e ici le terme de chaleur latente dˆu `a la fonte des particules de glace. En effet, sa contribution est tr`es faible par rapport aux autres termes et n’intervient que dans des
zones tr`es localis´ees, telles que la base de la couche de fonte avec un puits de chaleur maximum de -0.7 K.hr−1.
3.2. Bilans de chaleur latente
Fig. 3.9: Coupes verticales des termes de transport vertical de pr´ecipitation (a) et de s´edimentation (b) et des fonctions de production de nuage (c) et de pr´ecipitation (d) pour l’orbite #9967 du 21 aoˆut 1999 `a 23 UTC de Bret. L’Ouest est gauche sue les coupes.
Chapitre 3. Cas d’´etude : Le cyclone Bret