Saison: Chaque jour
Phénomène: Circulation humide, maximums de tourbillon et advection de tourbillon
Outils: Imagerie de vapeur d'eau GOES
Les signatures des maximums de tourbillon sont très courantes et indiquent des zones de circulation ascendante et de forçage atmosphérique. La localisation exacte des maximums de tourbillon est cruciale pour la localisation des caractéristiques dynamiques connexes comme l'axe de vents maximums et les zones de déformation.
La forme d'un régime cyclonique en virgule révèle l'emplacement du maximum de tourbillon. Celui ci se trouve au point d'inflexion et est le centre de rotation des nuages dans le cadre de référence atmosphérique. Les formes des arcs d'entrée concaves et de sortie convexes sont liées à l'intensité relative du maximum de tourbillon et du temps pendant lequel le maximum de tourbillon a influé sur ces arcs. La concavité de l'arc concave augmente avec l'intensité et l'âge du maximum de tourbillon, tandis que la convexité des arcs convexes devient plus prononcée.
Le maximum de tourbillon (X) est l'addition des effets du cisaillement horizontal du vent (S) (que nous appellerons simplement « cisaillement » dans ce qui suit) et le tourbillon rotationnel (R). Le phénomène est illustré par les graphiques ci dessous. La taille des symboles indique l'intensité relative.
Dans une situation de rotation pure, cette ligne de nuages conceptuelle évoluera de façon symétrique. La position du maximum de tourbillon est au centre du mouvement de rotation, qui est également le point d'inflexion. Le tourbillon rotationnel est la seule composante de tourbillon. Il n'y a aucun tourbillon de cisaillement. La forme de la virgule est déterminée par l'intensité et l'âge du maximum de tourbillon.
Quand le cisaillement s'accroît du côté de l'équateur par rapport à la rotation, le point d'inflexion et le tourbillon total se déplacent vers cette région de plus grand cisaillement. L'arc concave à l'emplacement du vent maximum est accentué. L'arc convexe n'est pas accentué et est créé purement par la composante rotationnelle du tourbillon, qui reste inchangée et localisée au centre du cercle. Le point d'inflexion reste le centre de rotation de l'humidité, qui est également le lieu du maximum de tourbillon total résultant de la somme du tourbillon rotationnel et du tourbillon de cisaillement.
En résumé, ce point d'inflexion est un point d'intersection extérieur cyclonique, qui est formé par la rencontre de deux courbes [générées par une circulation] cyclonique. Un point d'intersection extérieur cyclonique est généralement créé par un cisaillement zonal de la vitesse d'un vent provenant de l'ouest et se trouvant du côté de l'équateur par rapport au point d'inflexion. Celui-ci indique l'emplacement d'un maximum de tourbillon. Ce patron est très fréquent en raison de la circulation générale d’ouest autour du globe.
Quand les vents sont encore plus grands, la composante de cisaillement du côté de l'équateur du tourbillon augmente et il y a un déplacement accentué du tourbillon total et du point d'inflexion vers la région de cisaillement en s'éloignant de l'emplacement du centre de tourbillon rotationnel. L'arc concave de l'emplacement du vent maximum est fortement accentué et, également, en raison de l'augmentation du tourbillon de cisaillement, le maximum de tourbillon sera plus intense.
Si le cisaillement est du côté du pôle par rapport à la rotation, le même décalage du point d'inflexion se produit et, ici aussi, le centre de tourbillon total se déplace vers la région de cisaillement. Par contre, l'arc convexe à l'emplacement du maximum de tourbillon est accentué. L'arc concave n'est pas accentué et est créé purement par la composante rotationnelle du tourbillon, qui reste inchangée et localisée au centre du cercle. Le maximum de tourbillon s'enfoncera dans la zone d'humidité, contrairement à ce qui se passe dans les illustrations précédentes où il se trouve dans la partie sèche de la circulation. Cette accentuation de l'arc convexe est contrariante en ce sens que le point d'inflexion et le maximum de tourbillon peuvent être plus difficiles à localiser que lorsque le tourbillon est caractérisé par sa composante rotationnelle ou que le cisaillement est du côté de l'équateur par rapport au centre de rotation.
Poleward shear comma clouds are common with the northeast trade winds in the tropics.
Ces nuages en virgule du côté du nord devraient être plus courants avec les alizés du nord est dans les tropiques.
En résumé, ce point d'inflexion est un point d'intersection intérieur cyclonique, qui est formé par la rencontre de deux courbes [générées par une circulation] cyclonique. Un point d'intersection intérieur cyclonique est généralement créé par un cisaillement zonal de la vitesse d'un vent provenant de l'est et se trouvant du côté du pôle par rapport au point d'inflexion. Celui-ci indique l'emplacement d'un maximum de tourbillon.
Il est important de remarquer que, dans cet exemple idéal, l'humidité s'étend jusqu'au centre de tourbillon. Dans une atmosphère réelle, l'humidité peut disparaître près du centre de circulation, particulièrement à mesure que la circulation se prolonge. Comme résultat, le point d'inflexion réel peut être déplacé en amont par rapport au point d'inflexion apparent révélé par les configurations d'humidité.
Roger Weldon a le premier identifié la configuration nuageuse « en virgule » au début des années 1980. Les corrélations isoplèthes entre les nuages et le tourbillon absolu qu'il a utilisées étaient empiriques. Une variation de la hauteur des nuages à partir de 500 hPa et des écarts temporels entre l'analyse et la saisie des données satellitaires peuvent entraîner des erreurs. Toutefois, le centre de rotation des nuages identifié par le point d'inflexion correspond au maximum de tourbillon.
L'arc concave associé à l'axe des vents maximums définit ce type de virgule. La partie de la virgule où la concavité est maximale est l'endroit où l'axe des vents maximums pénètre dans la zone d'humidité.
La tête de la virgule est la partie de la virgule qui se trouve en aval du maximum de tourbillon. L'advection de tourbillon positive sera la plus forte dans la tête de la virgule.
L'arc convexe définit ce type de virgule. La région de l'arc concave est minimale et le point d'inflexion est enfoui dans la zone d'humidité. Ici aussi la tête de la virgule est la partie située en aval du maximum de tourbillon.
Dans l'interaction suivante, examinez d'abord la boucle de vapeur d'eau GOES, puis analysez-la en cherchant les axes de vents maximums, les maximums de tourbillon et les minimums de tourbillon. Après avoir identifié ces caractéristiques, comparez votre analyse avec celle qui est fournie.
Cherchez les maximums de tourbillon dans cette boucle de vapeur d'eau de 4 km GOES.
Après avoir examiné la boucle, cliquez sur l'onglet Votre analyse pour avoir accès à la dernière image (1430 UTC) et indiquez l'emplacement des maximums de tourbillon, des minimums de tourbillon et des axes de vents maximums les plus évidents.
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Marquez les endroits des maximums et des minimums de tourbillon les plus évidents et les axes de vents maximums dans la zone mise en évidence.
Une fois l'opération terminée, comparez votre analyse avec celle de l'expert.
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Examinons cette situation de plus près. Nous examinerons d'abord les circulations atmosphériques à grande échelle, puis la virgule principale et le maximum de tourbillon, et finalement, nous examinerons de plus près les profils d'humidité associés à des virgules beaucoup moins bien définies.
Un écoulement large et fort venant du nord qui déferle par-dessus une forte crête en altitude à l'ouest pénètre encore plus vers le sud durant la période d'animation. Cet écoulement tourne brusquement vers le nord pour surmonter à nouveau une crête en aval. Un large écoulement du sud-ouest en altitude traverse les parties sud de l'image satellitaire. Ces deux circulations contribuent à accélérer la rotation du maximum de tourbillon central durant son déplacement vers l'est. Vers la fin de l'animation, les éléments d'humidité au nord du maximum de tourbillon sont stationnaires dans le cadre de référence terrestre. Quand cela se produit, le maximum de tourbillon se transforme en dépression en altitude. L'image satellitaire est dominée par des crêtes en altitude dans les régions à droite des axes de vents maximums. Le maximum de tourbillon est confiné dans la circulation cyclonique nette et profonde.
Concentrons-nous sur la plus grande virgule. Principaux points:
Du point de vue de la lisière d'une zone d'humidité, pour localiser le maximum de tourbillon, vous devez généralement examiner l'arc concave ou arc d'entrée de la configuration cyclonique.
X1
Cette virgule se change en une configuration fortement enroulée. La courbure de l'axe des vents maximums s'enroulant autour du maximum de tourbillon étant prononcée, le tourbillon de courbure est la principale source du fort maximum de tourbillon. L'assombrissement dans la zone d'afflux est associé à un maximum de vent qui augmentera davantage le tourbillon de ce centre.
X2
Un axe de vents maximums se creuse un trajet plus vers le sud dans la base du creux en altitude. La présence de l'afflux sec dans la bordure de l'humidité est l'information nécessaire pour localiser le nouveau minimum de tourbillon au point de rebroussement dans la virgule.
N1 et N2
Ces virgules miroirs sont caractérisées par un cisaillement du côté du pôle. Comme résultat, le centre de rotation des nuages doit se trouver au point d'inflexion interne de la signature d'humidité.
La chaîne de maximums de tourbillon
Les bordures d'humidité liées aux zones de déformation peuvent également être utilisées très efficacement pour détecter de faibles maximums de tourbillon. Les zones de déformation caractéristiques « en S inversé » ne peuvent être créées que par deux maximums de tourbillon se trouvant aux deux extrémités de la bordure d'humidité. On peut voir une série de ces faibles « S inversés » le long d'une ligne nord sud juste à l'ouest de la tête de la virgule. Les points d'inflexion de chaque virgule sont beaucoup plus flous que les zones de déformation qui révèlent l'existence de faibles circulations cycloniques.
Les centres de tourbillon de la PMN et des observations, X1, N1 et N2, se correspondent bien. La PMN a identifié un fort (32) maximum de tourbillon corrélé avec X1, mais l'a localisé à tort vers le nord-ouest. N1 et N2 sont également déplacés de la même façon. Ces erreurs de localisation pourraient être importantes dans des applications à méso échelle.
La partie la plus faible de la PMN se trouve dans l'orientation des axes de vents maximums qui débordent la crête en altitude. À l'aide de l'imagerie de la vapeur d'eau, on peut identifier deux axes distincts de vents maximums constituant l'écoulement large. L'un des bords des cirrus plus élevés et plus froids immédiatement à l'est de la crête peut être utilisé pour localiser un axe secondaire de vents maximums. Cet axe de vent particulier peut être suivi le long du bord des cirrus jusque dans le creux, où il s'enfonce vers le sud est et accélère la rotation d'un nouveau maximum de tourbillon.
Afin de diagnostiquer les lacunes de la PMN dans l'identification de l'écoulement en altitude, il est plus facile d'examiner les écoulements canalisés et les écoulements d'advection.
Dans le graphique joint, des lobes rouges et bleus de tourbillon canalisé chevauchent les axes de vents maximums identifiés dans l'imagerie de la vapeur d'eau. L'orientation des lobes de tourbillon de la PMN est plus vers le nord ouest comparativement à l'orientation vers le nord des axes de vents maximums identifiés dans l'imagerie de la vapeur d'eau. Le pointillé rouge et utilisé pour identifier une zone de courbure cyclonique importante et d'advection positive de tourbillon (APT).
La bonne localisation des maximums de tourbillon est cruciale pour la localisation des caractéristiques dynamiques connexes comme l'axe de vents maximums et les zones de déformation. Toutes ces caractéristiques dynamiques doivent s'inscrire de façon cohérente dans le puzzle atmosphérique. La localisation exacte de maximums de tourbillon pourrait être la pièce du puzzle qui est nécessaire pour identifier correctement et localiser d'autres caractéristiques dynamiques.
Quelques attributs importants des maximums de tourbillon à garder à l'esprit pour les identifier:
Voici quelques exemples de maximums de tourbillon. Comme on le constate souvent au pupitre de prévision, la réalité n'est pas toujours aussi simple que les modèles conceptuels. Ces situations réelles ne sont peut être pas les meilleurs exemples de maximums de tourbillon, mais il est très rare de voir des exemples parfaits au pupitre.
Examinez soigneusement la boucle avant de commencer l'analyse. N'oubliez pas de comparer votre analyse avec celles qui sont fournies.
Cherchez les maximums de tourbillon dominé par la rotation dans cette boucle de vapeur d'eau de 4 km GOES.
Après avoir examiné la boucle, cliquez sur l'onglet Votre analyse pour avoir accès à la dernière image (1245 UTC) et indiquez l'emplacement des maximums de tourbillon, des minimums de tourbillon et des axes de vents maximums les plus évidents.
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Marquez les endroits des maximums et des minimums de tourbillon les plus évidents et les axes de vents maximums dans la zone mise en évidence.
Une fois l'opération terminée, comparez votre analyse avec celle de l'expert.
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Examinez soigneusement la boucle avant de commencer l'analyse. N'oubliez pas de comparer votre analyse avec celles qui sont fournies.
Cherchez les maximums de tourbillon avec un cisaillement du côté de l'équateur dans cette boucle de vapeur d'eau de 4 km GOES.
Après avoir examiné la boucle, cliquez sur l'onglet Votre analyse pour avoir accès à la dernière image (0600 UTC) et indiquez l'emplacement des maximums de tourbillon, des minimums de tourbillon et des axes de vents maximums les plus évidents.
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Marquez les endroits des maximums et des minimums de tourbillon les plus évidents et les axes de vents maximums dans la zone mise en évidence.
Une fois l'opération terminée, comparez votre analyse avec celle de l'expert.
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Examinez soigneusement la boucle avant de commencer l'analyse. N'oubliez pas de comparer votre analyse avec celles qui sont fournies.
Cherchez les maximums de tourbillon avec un cisaillement du côté de pôle dans cette boucle de vapeur d'eau de 4 km GOES.
Après avoir examiné la boucle, cliquez sur l'onglet Votre analyse pour avoir accès à la dernière image (0115 UTC) et indiquez l'emplacement des maximums de tourbillon, des minimums de tourbillon et des axes de vents maximums les plus évidents.
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Marquez les endroits des maximums et des minimums de tourbillon les plus évidents et les axes de vents maximums dans la zone mise en évidence.
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