Relation TEJ / LG

Les diagrammes temps/longitude sont tout d’abord réalisés afin d’identifier la position latitudinale du TEJ par rapport aux lignes de grains. Pour ce faire, le module de vent est moyenné entre les latitudes 12.5 à 15° nord (Figure III-2-a ; Figure III-3-a), et entre 10 et 12.5° nord (Figure III-2-b ; Figure III-3-b) pour les mois de Juillet et Août. La couverture nuageuse totale issue du modèle est moyennée entre 12,5 et 15° nord afin de prendre en compte la couverture nuageuse associée aux lignes de grains. Pour tous les diagrammes, il est donné en fond de couleur le module du vent à 200 hPa, et en isocontour le produit Total Cloud Cover du CEPMMT.

Une première analyse de ces diagrammes montre la présence d'un fort TEJ lors d’une période d'activité convective. Existe-t-il dans ce cas une configuration spatiale particulière entre le TEJ et les lignes de grains ?

2.2.1.1. Localisation latitudinale

Il ressort de cette étude en effet une configuration particulière entre le TEJ et la ligne de grains.

a b

Figure III-2 : Diagrammes Hovmüller temps/longitude du module du vent à 200 hPa (fond de couleur) et de la couverture nuageuse du modèle (isoligne noir) du mois de Juillet (a) entre les latitudes 12.5 à

Chapitre III: Interaction entre les lignes de grains et leur environnement dynamique et thermodynamique

a b

Figure III-3 : Diagrammes Hovmüller temps/longitude du module du vent à 200 hPa (fond de couleur) et de la couverture nuageuse du modèle (isoligne noir) du mois de Août (a) entre les latitudes 12.5 à 15°Nord,

(b) entre les latitudes 10 à 12.5° Nord.

Tout d'abord, comme le montrent les diagrammes, une très forte différence d’intensité du TEJ existe entre les deux zones de latitude 12.5 à 15° nord (Figure III-2-a et Figure III-3-a) et 10 et 12.5° nord (Figure III-2-b et Figure III-3-b). La zone plus au sud présente un TEJ plus véloce, ce qui indique une localisation du cœur de TEJ plus au sud. La différence d’intensité du TEJ, entre les deux zones de latitude, pour le mois de Juillet n’excède pas 9 m.s^-1 (Figure III-2-a et b). Pour le mois d’Août cette différence est plus importante, de l'ordre de 20 m.s^-1 (Figure III-3-a et b).

D'autre part, la couverture nuageuse du modèle, qui est moyennée entre les latitudes 12.5 à 15° nord (donc plus au nord), apparaît corrélée à la présence de cellules de TEJ importante. La convection se trouve donc située au nord des zones de très fort TEJ.

Pour les cas répertoriés où les analyses opérationnelles simulent correctement la convection, cette configuration « TEJ fort au sud de la ligne de grains » est systématiquement vérifiée. Le cas du pas de temps 5 du mois d’Août illustre parfaitement la différence d’intensité du jet (Figure III-3-b) et cette configuration entre les deux entités (TEJ et LG).

2.2.1.2. Localisation longitudinale

En focalisant l’analyse sur le diagramme réalisé précédemment entre les latitudes 12-15° nord, une deuxième information sur l’interaction entre le TEJ et les lignes de grains est

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2.2.1.3. Configuration spatiale TEJ / LG

Les observations précédentes (sections 2.2.1.2 et 2.2.1.2), permettent de proposer un premier schéma conceptuel (Figure III-7). Les lignes de grains sont situées au nord d’un streak de fort TEJ et évoluent à l’arrière d’un second noyau de TEJ plus faible.

Deux concepts théoriques peuvent être utilisés pour expliquer cette configuration particulière entre ligne de grains et TEJ. La première repose sur les notions d’accélération et décélération du vent en entrée et en sortie du jet streak. La seconde approche utilise les notions de vent agéostrophique, et de circulation transverse directe ou indirecte en entrée ou sortie de jet streak.

Accélération et décélération

Ce concept peut être utilisé lorsque le paramètre de Coriolis est proche de zéro.

En entrée (en amont) du jet streak, le vent est accéléré, ce qui crée par conséquent une importante divergence à l’altitude du jet. Comme le TEJ est situé au sommet de la troposphère, la forte divergence conduit un mouvement vertical ascendant. Le phénomène est inversé en sortie de jet streak où le vent décélère et génère une convergence d’altitude, qui provoque une subsidence (Figure III-4).

L’intensité de ces mouvements verticaux est contrôlée par l’intensité des accélérations ou des décélérations du jet streak.

Figure III-4 : Illustration des zones d’ascendance et de subsidence liées aux accélérations et décélérations du vent dans un jet streak.

Vent agéostrophique

L’approche agéostrophique n’est applicable que lorsque le paramètre de Coriolis est non nul. Elle n’est donc pas valide pour des latitudes inférieures à 5 – 10° N.

Lorsque les particules d’air traversent ces jets streaks, elles subissent une accélération à leur entrée et une décélération à leur sortie. Ces zones d’accélération et de décélération induisent une composante agéostrophique normale au flux moyen.

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La Figure III-5 illustre une coupe horizontale d’un jet streak. La résultante de l’accélération en entrée est normale au jet et dirigée vers le coté cyclonique. En sortie, la décélération induit une résultante également orientée normalement au jet, mais dirigée vers le coté anticyclonique.

a

b c

Figure III-5 : Coupe horizontale à travers un jet streak rectiligne d’altitude (a). Le vent est accéléré en entrée : _u^∂u_∂s>0 _{et décéléré en sortie : u}^∂u_∂s<_{0 (s correspond à la composante tangentielle du vent)}

induisant une composante agéostrophique normale au jet (en tiret), dirigé vers le coté cyclonique en entrée et le coté anticyclonique en sortie. Coupe verticale (b) en entrée et (c) en sortie du jet streak (Uccellini et

Johnson, 1979).

A cette altitude (200 hPa), les composantes agéostrophiques génèrent des zones de convergence et de divergence correspondant à des zones d’ascendance et de subsidence. Le lien entre convergence (divergence) et mouvement de subsidence (ascendance) s’établit grâce à l’équation de conservation de la masse dans un cadre bidimensionnel adiabatique. La circulation verticale sera donc transverse directe en entrée (accélération) de jet et indirecte (décélération) en sortie (Uccellini et Johnson, 1979).

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agéostrophique induite par l’équilibre géostrophique dévie le jet vers la droite, créant une circulation transverse indirecte avec une zone de convergence à droite du jet et une zone de divergence sur la gauche. Cette situation est l’inverse de celle rencontrée en entrée de jet streak (Figure III-6).

Figure III-6 : Illustration des zones d’ascendance et de subsidence générées par la circulation transverse créée par le vent agéostrophique.

L’intensité des zones de convergence et de divergence est contrôlée par l’intensité du vent agéostrophique. Ce vent est directement lié aux variations temporelles du vent total. Ainsi, une augmentation du vent total engendre une augmentation de l’intensité des zones de convergence et divergence créées par les circulations transverses.

Ces divergences et convergences produites par les différentes circulations transverses ont les mêmes conséquences que celles créées par les accélérations et décélérations du jet streak, avec des ascendances dans les zones de divergence et des subsidences dans les zones de convergence.

Application au schéma conceptuel

Que ce soit l’approche agéostrophique ou celle des accélérations, elles ont toutes deux pour conséquence de créer une zone favorable au développement ou au maintien des lignes de grains, dans la zone en entrée de jet streak situé plus ou moins au nord. Ces deux approches expliquent donc la localisation observée des lignes de grains au nord – est du TEJ (Figure III-7).

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Figure III-7 : Schéma conceptuel de la configuration spatiale entre le TEJ et une ligne de grains.

L’intensité de ces zones d’ascendance dépend entièrement de l’intensité du jet. Plus le jet sera important, plus les zones d’ascendance seront intenses, et plus la convection s’en trouve favorisée.

La configuration plus ou moins nord dépend de la localisation géographique du TEJ. Plus il se trouve proche de l’équateur, moins le paramètre de Coriolis sera important, et les zones de divergence et de convergence seront dirigées par les accélérations et décélérations du jet. Plus le jet sera installé vers le nord, plus le paramètre de Coriolis sera important, entraînant l’apparition de la circulation agéostrophique et d'une zone d'ascendance située plus au nord.