Rôle de l'environnement grande échelle dans la canalisation et l'intensification des tempêtes

Role of the large-scale environment in the trajectory and the growth of storms

• Auteur / Autrice : Ludivine Oruba
• Direction : Guillaume Lapeyre, Gwendal Rivière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Météorologie
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Paris 6
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de météorologie dynamique (Palaiseau, Essonne1968-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bernard Legras, John Methven, Vladimir Tseitline
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yves Morel, Jean-Pierre Chaboureau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tempêtes

Mots clés libres

Cyclogénède

Pertubations cycloniques

Résumé

Le but de cette thèse est de mieux comprendre la traversée du courant-jet de son côté chaud vers son côté froid par un certain nombre de tempêtes des moyennes latitudes. En effet, on a observé que ces tempêtes croissent de manière explosive juste après cette traversée, d'où l'intérêt porté à la question de la traversée. On se demande par quel mécanisme la structure spatialement inhomogène du courant-jet influence, au-delà de l'instabilité barocline, la trajectoire et le creusement des dépressions de surface pendant la traversée du jet. On étudie d'abord, dans un cadre numérique barotrope idéalisé, comment les effets de déformation grande échelle modulent le déplacement méridien d'un tourbillon cyclonique. Ce déplacement est, en premier lieu, dû à l'effet non linéaire du gradient méridien de la vorticité potentielle grande échelle (concept de beta-drift). On montre que les effets de déformation renforcent l'anticyclone qui est créé par la présence du gradient de vorticité potentielle, et avec lequel le tourbillon cyclonique interagit. Puis on généralise ce mécanisme à une atmosphère barocline en étudiant la traversée par un tourbillon cyclonique de surface d'un courant-jet avec méandres et instable barocliniquement, dans un modèle à deux couches. On montre qu'un gradient de vorticité potentielle barotrope positif induit un fort anticyclone d'altitude, responsable de la traversée du jet par le tourbillon de surface avec lequel il interagit. En outre, le cycle de vie énergétique d'un tourbillon idéalisé subissant les effets de la déformation est similaire à celui de certaines tempêtes réelles.

This thesis aims to a better understanding of the crossing of the jet-stream from its warm side to its cold side by a number of mid-latitude winter storms. Indeed, these storms were observed to experiment an explosive growth phase just after the crossing, which justifies the importance of the crossing issue. We investigate how the inhomogeneous spatial structure of the large-scale jet-stream affects, beyond baroclinic instability, the trajectory and the deepening of surface depressions during the jet crossing. First we study, in a barotropic numerical idealized context, how the large-scale deformation effects modulate the meridional displacement of a cyclonic eddy. This displacement is primarily due to the nonlinear effect of the meridional gradient of the large-scale potential vorticity gradient (called beta-drift, known in the context of tropical cyclones and ocean eddies). It is shown that the deformation effects reinforce the anticyclone created by the Rossby wave radiation due to the potential vorticity gradient, and with which the cyclonic eddy interacts. Then this mechanism is generalized to a baroclinic atmosphere by studying the crossing by a cyclonic surface eddy of a meandering and baroclinically unstable jet-stream, within a two-layer model. It is shown that a positive barotropic potential vorticity gradient induces a strong altitude anticyclone which is responsible for the crossing of the jet by the surface eddy with which it interacts. In addition, the energetic life cycle of an idealized eddy undergoing the deformation effects appears to be similar to those of some real storms, including intensification just after jet crossing.