Evolution des bilans lors du passage d’une ligne de grains

La ligne de grains du 28 juillet 2006 traverse de part en part le quadrilatère de radiosondage de 0000 UTC à 1200 UTC. Cette ligne de grains ne fut pas idéalement échantillonnée par le réseau de radiosondages mis en place. La ligne de grains s’est produite en dehors des périodes d’observation intensives (POI), ce qui ne permet pas d’avoir une couverture temporelle satisfaisante. Il s’ajoute à cet aléa, un problème sur les mesures du site de Tamale, puisque cette station ne présente aucune mesure lors de cette période. Ce qui ne permet pas d'appliquer MANDOPAS 3D pour évaluer l'impact de cette ligne de grains sur l’environnement, les données du Centre Européen sont considérées.

Quatre instants sont sélectionnés, un avant et après, et deux pendant le passage de la ligne de grains dans le quadrilatère. Avant le passage de la ligne de grains, aucune convection de forte intensité n’est présente dans le quadrilatère, seuls quelques nuages sont présents.

Chapitre IV: Bilans d’énergie et d’humidité dans le quadrilatère de l'expérience AMMA (POI 2006)

Après le passage de la convection, il ne subsiste que quelques nuages, résidus de la ligne de grains.

3.3.3.1. Bilan de chaleur – Q1

Avant le passage de la ligne de grains, le bilan de chaleur (Figure IV-27-a) met en évidence un réchauffement des basses couches (du sol à 1 km). Le reste de la colonne subit un refroidissement de l’atmosphère. Le réchauffement en basse altitude est provoqué par la composante temporelle, et le puits de chaleur est dirigé par les transports verticaux. Le refroidissement est le résultat de la dissipation des nuages, qui sont des résidus de la précédente convection.

Lorsque la ligne de grains se trouve dans le domaine de restitution, et qu’elle est en phase de développement, l’étude du Q1 donne un réchauffement en basses couches et en altitude produit par les transports verticaux. Entre ces deux zones, un refroidissement est observé autour de 7 km, induite par elle aussi par ces transports verticaux. Ces transports verticaux sont à l’origine d’un réchauffement général sur la colonne. Ce réchauffement est caractéristique de la présence de convection (Figure IV-27-b).

A l’échéance suivante, la ligne de grains étudiée est toujours présente dans le domaine de restitution (Figure IV-27-c). Cependant, son impact sur le bilan de chaleur a évolué. Le refroidissement en basses couches et le réchauffement en altitude se sont amplifiés. Les transports verticaux sont à l’origine de ces amplifications. Ainsi, lorsque la vitesse verticale est négative (positive), l’atmosphère se réchauffe (se refroidit). L’inversion de signe de la vitesse verticale, et donc du bilan de chaleur, est observée à 5 km d’altitude.

Enfin, après le passage de la ligne de grains, le bilan de chaleur retrouve son profil initial avec un réchauffement en basses couches, lié aux transports horizontaux, et à la composante temporelle. Sur le reste de la colonne on observe un refroidissement produit par les fortes subsidences de la vitesse verticale (Figure IV-27-d). Ce refroidissement est principalement dû à la dissipation des nuages qui sont restés dans la zone du calcul du bilan, après le passage de la ligne de grains.

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a b

c d

Figure IV-27 : Restitution du champ de vent, d’humidité et du bilan de chaleur lors du passage de la ligne de grains du 28 juillet 2006 : (a) le 27 juillet 2006 à 1200 UTC, (b) le 28 juillet 2006 à 0000 UTC et (c) le 28 juillet 2006 à 0600 UTC et (d) le 29 Juillet 2006 à 0600 UTC. Chaque figure présente le profil de Q1, et ses

différents termes, puis les composantes du vent (u, v, w), la divergence verticale, et la température potentielle équivalente restituée par MANDOPAS.

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3.3.3.2. Bilan d’eau – Q₂

Avant le passage de la ligne de grains (Figure IV-28-a), le 27 juillet 2006 à 1200 UTC, le bilan d’eau présente une faible source d’humidité entre 0 et 6 km. A ces altitudes, le bilan est dominé par un puit d’humidité créé par la composante horizontale, et par une source d’humidité induite par les composantes verticale et temporelle. Au dessus de cette altitude le bilan est nul. On remarque que les transports verticaux induisent une source d’humidité sur toute la colonne. Cette source d’humidité peut être induite par la dissipation des résidus de nuage de la précédente ligne de grains passée dans la zone du calcul du bilan. Inversement, les transports horizontaux engendrent un puits d’humidité.

Lors du passage de la ligne de grains (Figure IV-28-b), le profil de Q2 présente une source d’humidité dans la colonne entre 0 et 1 km d’altitude, ce qui peut être assimilé au flux de mousson. De 1 km à 3 km la colonne présent un puits d’humidité important résultant des transport verticaux. Cette structure n’est due qu’à l’arrivée de la ligne qui consomme l’humidité. Les différentes composantes du bilan d’eau confirment cette vision, puisque les puits sont totalement dominés par les transports verticaux, et les sources par les deux autres composantes. Ce profil est caractéristique des profils liés à une convection.

A l’échéance suivante (Figure IV-28-c), la ligne de grains est toujours présente dans le quadrilatère. Une source d’humidité est observée dans les basses couches (de 0 à 5 km). Au dessus de cette couche, le bilan est nul. La composante temporelle n’influence que peu le bilan d’eau. La composante horizontale du bilan génère la source d’humidité. Cette zone source est amplifiée par la composante verticale. Les transports verticaux changent de signe entre 4 et 5 km, altitude de l’iso 0°C. A partir de cette altitude, les transports verticaux créent un puits d’humidité. Les variations de signe des transports verticaux résultent de la vitesse verticale, subsidente en dessous de 5 km et ascendante au dessus. Ce profil est identique aux profils correspondant à la partie stratiforme de la convection.

Après le passage de la ligne de grains, le profil de Q2 met en évidence une forte source d’humidité en basse et moyenne altitude. Les transports verticaux sont à l’origine de cette source d’humidité, via des mouvements subsidents, suggèrent une dissipation des nuages et

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c d

Figure IV-28 : Restitution du champ de vent, d’humidité et du bilan d’eau lors du passage de la ligne de grains du 28 juillet 2006 : (a) le 27 juillet 2006 à 1200 UTC, (b) le 28 juillet 2006 à 0000 UTC et (c) le 28 juillet 2006 à 0600 UTC et (d) le 29 Juillet 2006 à 0600 UTC. Chaque figure présente le profil de Q2, et ses

différents termes, puis les composantes du vent (u, v, w), la divergence verticale, et l’humidité spécifique restituée par MANDOPAS.

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3.3.3.3. Conclusion

L’étude du passage d’une ligne de grains dans le quadrilatère de l’expérience AMMA montre que la ligne de grains joue un rôle prépondérant dans les bilans de chaleur et d’eau en Afrique de l’Ouest. Celle-ci, par ses vitesses verticales ascendantes (subsidentes) provoque un réchauffement (refroidissement) et un assèchement (humidification) de l’atmosphère. L’étude des bilans sur toute une saison de mousson peut aussi permettre de mieux cerner le fonctionnement de la mousson et de ses variations intra-saisonnières, et le rôles des lignes de grains dans ces bilans.