D6 Diagnostic des ondes et de la circulation

Topique

Les diagnostics de vagues et de circulation appliquent des techniques analytiques aux champs tridimensionnels de vent, de température et de pression fournis par des réanalyses, des modèles numériques de prévision météorologique ou des radiosondes elles-mêmes, afin d'identifier, de quantifier et de prédire les modèles d'écoulement à grande échelle et l'activité des ondes atmosphériques qui s'y déplacent. L'une de ces techniques, l'analyse spectrale spatio-temporelle de Wheeler-Kiladis, décompose les mêmes champs convectifs et dynamiques selon l'échelle spatiale et la période temporelle de chaque composante qui les forme, et c'est cette décomposition qui permet de séparer, au sein d'un même champ, les différents modes d'ondes équatoriales : ondes de Kelvin, ondes de Rossby et ondes mixtes.

Une autre de ces techniques, les vecteurs Eliassen-Palm, constitue la norme de diagnostic permettant de suivre le transport et la dissipation des ondes de Rossby et des ondes de gravité le long du plan, de latitude en latitude et de hauteur en altitude. La divergence de ces vecteurs Eliassen-Palm mesure dans quelle mesure ces mêmes ondes accélèrent ou décélérent le flux zonal moyen qui les transporte, et cette mesure est essentielle à la compréhension de trois phénomènes différents : le réchauffement stratosphérique soudain, la circulation de Brewer-Dobson et la formation du jet polaire.

Une troisième technique, l'inversion du tourbillon potentiel quasi géostrophique, permet de reconstruire les champs de vent et de température à partir d'un seul champ, celui du tourbillon potentiel, et ainsi séparer au sein de ce champ l'équilibre dynamique du flux de fond des perturbations des vagues qui se propagent sur celui-ci.

Une quatrième technique, le diagnostic oméga, résout un problème différent : le mouvement vertical de l'atmosphère, exprimé en coordonnées de pression, n'est pas une variable que la plupart des observations peuvent mesurer directement. Pour cette raison, le diagnostic oméga utilise une équation qui relie ce mouvement vertical aux mêmes champs de vent et de température que ceux observés, et de cette relation déduit le mouvement vertical qu'aucune radiosonde ou satellite n'a mesuré directement.

Ainsi, les quatre techniques de diagnostic des vagues et de la circulation – analyse spectrale spatio-temporelle Wheeler-Kiladis, vecteurs Eliassen-Palm, inversion du tourbillon potentiel quasi-géostrophique et diagnostic oméga – partent toutes des mêmes champs tridimensionnels de vent, de température et de pression, et poursuivent toutes le même résultat : identifier les structures dynamiques qui contrôlent le temps et le climat, que ce soit à l’échelle d’un système synoptique de quelques jours ou à l’échelle planétaire de semaines et de mois.

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