2.3 Les conditions météorologiques
Un aperçu des conditions météorologiques au cours de chacune des deux campagnes est
maintenant présenté.
Durant la campagne TRAC-98, des conditions anticycloniques ont essentiellement été
ob-servées, garantissant ainsi la présence de beau temps (ou avec peu de nuages) et un fort
enso-leillement de la plaine de la Beauce. Un régime de vent faible de nord et de sud-ouest étaient
associés à cette situation synoptique. Ces conditions météorologiques étaient alors favorables
au développement d’organisations cohérentes dans la couche limite convective.
Durant la campagne ESCOMPTE-2001, deux régimes d’écoulement ont principalement été
observés : des écoulements locaux de brise de mer et de terre de faibles intensités dans des
conditions anticycloniques (faible forçage synoptique et fort ensoleillement de la surface
ter-restre), et un écoulement de basse couche de forte intensité de direction nord-ouest (le mistral)
lors de régimes synoptiques de secteur nord à ouest, associés à une dépression située sur le nord
de l’Europe (Guénard et al., 2005). La figure 2.7 illustre ces deux types d’écoulement avec une
série temporelle de la direction du vent mesurée à l’Observatoire de Marseille. Le cycle diurne
marqué de la direction du vent, passant de l’est dans la nuit à l’ouest en journée comme pendant
la POI2a, POI2b et POI3, indique la présence d’épisodes de brises. La direction du vent de
secteur nord-ouest, comme par exemple durant la POI4, correspond au régime de Mistral.
F
IG. 2.7:
Les conditions météorologiques au cours de la campagne ESCOMPTE-2001, illustrées par la série temporelle de la direction du vent mesurée par la station de surface de l’Observatoire de Marseille.Un aperçu des conditions météorologiques en altitude lors de ces deux écoulements est
donné par les mesures du radar UHF de Saint Chamas durant la POI2a (21 au 23 juin 2001)
et la POI2b (24 au 26 juin 2001), que présente la figure 2.8. Cette dernière montre des coupes
hauteur-temps du vent horizontal, duC
n2(dont les valeurs maximales permettent de détecter le
sommet de la couche limite atmosphérique (CLA)) et du taux de dissipationε(indicateur de la
turbulence dans la CLA).
La POI2a est marquée par la présence en altitude d’un régime de Mistral, caractérisé par des
vents de secteur nord-ouest d’intensité10à 15 ms
−1sur les 2-3 premiers kilomètres
d’atmo-sphère, des couches limites épaisses (>1000 m d’altitude) et turbulentes (εmaximum d’environ
20.10
−4m
2s
−3). Toutefois, le Mistral faiblit le jour et peut atteindre une intensité inférieure à
10ms
−1, en raison du développement d’une brise de mer qui s’oppose à son écoulement
(Bas-tin et al., 2005b). D’ailleurs, cette brise est observée dans les basses couches en fin d’après-midi
au travers des vents de module inférieur à 5 ms
−1et de secteur ouest. En période de Mistral,
même faible comme durant la POI2a, les CLA sont bien plus épaisses et turbulentes (Caccia
et al., 2004) que celles se développant au cours du régime de brises "seules" de la POI2b. En
effet, durant cette période marquée par des vents de faible intensité (<5 ms
−1) sur les 1-2
pre-miers kilomètres, les CLA sont peu épaisses (<500 m d’altitude) et peu turbulentes (εmaximum
d’environ5.10
−4m
2s
−3).
2.3 Les conditions météorologiques
45
F
IG. 2.8:
Les conditions météorologiques en altitude au cours de la campagne ESCOMPTE-2001, illustrées par des coupes hauteur-temps du vent horizontal, de la constante de structure de l’indice de réfraction de l’airCn2et du taux de dissipation mesurées par le radar UHF de Saint Chamas durant la la POI2a (21 au 23 juin 2001) et POI2b (24 au 26 juin 2001). Les courbes noires matérialisent les valeurs maximales deCn2, indiquant le sommet de la couche limite atmosphérique (cf. Chapitre suivant).Deuxième partie
Les profileurs de vent UHF : des
instruments pour l’étude de la couche
limite atmosphérique
Chapitre 3
Principes généraux de la mesure par radar
profileur de vent
Suite à une trentaine d’années de recherches et de développements consacrés spécifiquement
aux radars profileurs de vent, ces instruments sont actuellement fiables et opérationnels pour
l’observation et l’étude de la troposphère à la basse stratosphère en air clair ou en présence de
nuages et de précipitations. Ils sont d’ailleurs utilisés à des fins de prévisions météorologiques
et de sécurité aérienne sur les aéroports.
Les profileurs de vent les plus courants sont les radars Doppler à impulsions. La capacité
de ces instruments à échantillonner en distance les signaux rétrodiffusés (grâce aux impulsions
émises) et à restituer les trois composantes du vecteur vent (grâce à l’information Doppler
conservée), leur permettent de mesurer des profils verticaux de vent, d’où leur qualificatif de
"profileur de vent".
Ils font partie des radars ST/MST ("M" pour Mesosphère, "S" pour Stratosphère, "T" pour
Troposphère), qui travaillent dans les bandes VHF ("Very High Frequency") et UHF ("Ultra
High Frequency"), s’étendant respectivement de 30 à 300 MHz (soit des longueurs d’ondes de
10 à 1 m) et de 300 MHz à 3 GHz (soit des longueurs d’ondes de 1 m à 10 cm). Les radars UHF
sont classiquement utilisés pour le sondage de la basse troposphère (0.1 à 2-3 km), tandis que
les radars VHF sondent la troposphère et la basse stratosphère (2 à 20 km).
A ces longueurs d’onde, ces instruments sont capables de détecter les inhomogénéités
spa-tiales de l’indice de réfraction de l’air générées par la turbulence atmosphérique (échos d’air
clair). Pour ce type d’échos, le phénomène de rétrodiffusion optimal se produit pour des cibles
de dimension la demi-longueur d’onde radar (Diffusion de Bragg). Toutefois, en présence de
nuages et de précipitations, ils sont également sensibles aux hydrométéores (gouttes d’eau
nua-geuse, pluie, grêle, neige), surtout dans la gamme UHF (Diffusion de Mie/Rayleigh).
Dans ce chapitre, le principe de fonctionnement des radars profileurs de vent est tout d’abord
succinctement décrit. Les phases successives du traitement des signaux, classiquement utilisées
pour ces instruments, y sont ensuite présentées. Enfin, les processus principaux de rétrodiffusion
sont abordés afin d’en déduire les paramètres utiles à l’observation et l’étude de l’atmosphère.
L’ensemble des aspects présentés dans ce chapitre est abondamment décrit dans la
littéra-ture, et a été puisé pour l’essentiel dans l’ouvrage de référence de Doviak and Zrni´c (1984).
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A beleza e o ícone como mistagogia no pensamento de Paul Evdokimov
(páginas 74-91)