M8 Cycle diurne

Topique

Le cycle diurne est l'oscillation périodique de 24 heures des variables atmosphériques, induite par les variations du rayonnement solaire entre le jour et la nuit. Il s'agit de la force motrice la plus régulière et prévisible de l'ensemble du système atmosphérique, et c'est précisément cette régularité qui explique son amplitude beaucoup plus importante au-dessus des continents qu'au-dessus des océans, car la terre se réchauffe et se refroidit bien plus rapidement que l'eau. Les conséquences de ce cycle diurne affectent la convection, la couche limite atmosphérique, la chimie atmosphérique et le cycle hydrologique, bien que ce soient la convection et la couche limite atmosphérique qui révèlent le plus clairement son fonctionnement heure par heure. Au-dessus des continents tropicaux, le cycle convectif diurne atteint son maximum l'après-midi, entre 15 h et 18 h, heure locale, précisément au moment où l'énergie convective disponible atteint également son maximum journalier. C'est cette coïncidence entre le pic d'énergie convective disponible et les heures les plus chaudes de l'après-midi qui explique que la convection au-dessus des terres se concentre presque toujours durant cette même période. Au-dessus des océans tropicaux, la convection maximale ne se produit pas l'après-midi, mais tôt le matin, entre 3 h et 6 h, heure locale. Le mécanisme sous-jacent diffère de celui qui prévaut au-dessus des terres : durant la nuit, la partie supérieure des nuages ​​perd de la chaleur par refroidissement radiatif dans l'espace. Ce refroidissement accroît l'instabilité interne du nuage, déclenchant la convection juste avant l'aube.

Les systèmes convectifs de méso-échelle qui se forment au-dessus de ces régions ne se dissipent pas toujours à la tombée de la nuit. Nombre d'entre eux continuent de se propager durant la nuit grâce à la combinaison de leur propre poche d'air froid – l'air dense laissé par leurs courants descendants près du sol – et du courant-jet nocturne de basse altitude, un courant d'air qui s'intensifie après le coucher du soleil. C'est cette combinaison de la masse d'air froid et du courant-jet nocturne de basse altitude qui permet à ces systèmes convectifs de méso-échelle de poursuivre leur progression et de produire des précipitations longtemps après le coucher du soleil.

Le cycle diurne de la couche limite atmosphérique est, en météorologie méso-échelle, le processus le plus étudié : à l’aube, le réchauffement de la surface génère des turbulences qui érodent l’inversion de température nocturne et provoquent l’expansion de la couche limite convective ; au crépuscule, le refroidissement de la surface conduit à la formation d’une couche limite nocturne stable. Au sein de cette couche limite nocturne stable, le courant-jet nocturne de basse altitude mentionné précédemment réapparaît, atteignant des vitesses comprises entre quinze et vingt-cinq mètres par seconde. Ce courant est essentiel au transport de l’humidité et au maintien de la convection nocturne qui en dépend.

Ainsi, depuis le pic de convection observé au-dessus des continents l’après-midi et au-dessus des océans tôt le matin, jusqu’au courant-jet nocturne de basse altitude généré par la couche limite atmosphérique elle-même au coucher du soleil, qui alimente ensuite les systèmes convectifs méso-échelle tout au long de la nuit, le cycle diurne organise, heure après heure, la quasi-totalité des phénomènes atmosphériques proches de la surface. C’est cette même régularité de vingt-quatre heures qui fait du cycle diurne, de tous les facteurs de forçage atmosphérique, le plus facile à anticiper et, en même temps, l’un de ceux qui façonnent le plus le temps que nous connaissons chaque jour.

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