TROPOSPHERE EN ZONE COTIERE AU MOYEN DES DONNEES DU RADAR UHF
4.4.1 Contexte dynamique
Le contexte dynamique de la région est marqué par la subsidence à grande échelle résultant des cellules de Hadley et de Walker qui sont issues de la circulation synoptique dans l’hémisphère Sud (cf. c hapitre 1 , § 1.2.1). L a c irculation r égionale e st s ous l’ influence d u c entre d ’action anticyclonique des Mascareignes délimité dans sa bordure nord par les vents d’alizés de sud-est et dont l’intensité est en partie déterminée par la subsidence de grande échelle.
Dans les plus basses couches de la troposphère, l’écoulement est donc principalement dominé par les courants réguliers d’alizés de sud-est. Cette circulation prédomine durant toute l’année mais se renforce en hiver austral, entre juin et août, lorsque le centre d’action anticyclonique des Mascareignes se rapproche de l’équateur et se renforce. A plus haute altitude, typiquement au-delà de 4 km d’altitude, le champ de vent est constitué de vents d’ouest et il est soumis à la convection tropicale et à la position du courant-jet subtropical dont l’influence est maximale durant l’hiver au- dessus de c ette région. La transition qui délimite les vents d’alizés dans les basses couches et les vents d ’ouest au -dessus es t d énommée « l’inversion d es a lizés» et el le es t l e r ésultat de l’interaction en tre la s ubsidence de gr ande échelle et d e la c onvection da ns les ba sses c ouches [Malkus 1956, Augstein et al, 1973, Riehl 1979, Albrecht 1984]. Toutefois, le terme «inversion des alizés» fait plutôt référence à une inversion de température, c’est-à-dire à une augmentation de la température a vec l ’altitude da ns une c ertaine c ouche ( alors qu’en général la t empérature déc roît avec l’altitude). Elle marquerait la séparation entre un niveau inférieur humide et une couche supérieure chaude et sèche qui est le résultat de l’action de la subsidence de grande échelle. Il se trouve q ue c ette in version d e te mpérature c oïncide p lus ou m oins a vec le s ommet d e la c ouche d’alizé.
Sur l a figure 4-7 es t r eprésentée u ne c limatologie du v ent zonal m oyen ét ablie à pa rtir de 111 radiosondages GPS effectués entre août 2007 et mars 2010 à l’île de la Réunion. Le maximum observé pendant l’hiver austral au-delà de 6 km d’altitude est en accord avec la proximité du jet subtropical à cette période de l’année. Cette climatologie du vent zonal moyen obtenue à partir de radiosondages GPS montre une inversion des alizés – définie ici comme la zone d’inversion de l a composante z onale du v ent - située en tre 2 et 5 k m d’ altitude ( zone dé limitée pa r l es deu x contours s ur l a f igure 4-7), à l ’exception de l ’été a ustral, pér iode a u c ours de laquelle le f lux d’ouest, et donc la zone d’inversion, sont peu marqués. D’ailleurs, la zone d’inversion peu marquée en ét é a ustral es t éga lement c onfirmée pa r l es pr ofils c limatologiques de t empérature des m ois d’été austral (Fig. 4 -8) qui ont été déduits des radiosondages et qui ne montrent pas d’inversion entre 0 et 5 km. Les mois de mai, juin, août et octobre présentent une inversion très nette entre 2300 m et 3700 m d’altitude. Etant donné que ces profils climatologiques ont été moyennés et que selon le s j ours l’altitude de l’inversion p eut varier, c ela p eut r ésulter e n te rmes d e p rofil m oyen, non pas par une vraie inversion (i.e. la température augmente avec l’altitude) mais plutôt par une température constante ou une inflexion marquée de la courbe. Ainsi, l’inversion des alizés peut être
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également repérée comme une inflexion sur le s profils de température des mois de juillet, septembre, novembre, ou même décembre. De mai à décembre, l’inversion est située entre 2000 m et 4000 m d’altitude et correspond à peu près à la zone d’inversion de la composante zonale du vent délimitée sur la figure 4-7. Globalement, il y a donc concordance entre les deux définitions (vent et température) de l’inversion des alizés.La forte stabilité atmosphérique qui règne à l’intérieur de l a zone d’inversion des alizés coiffe les processus co nvectifs s e p roduisant au -dessous e t limite a insi le développement v ertical. L a z one d’inversion des alizés agit comme une interface robuste entre les basses couches et la troposphère libre a u-dessus, e t j oue u n r ôle c rucial dans le c ontrôle d es tr ansports v ertical e t h orizontal d es constituants atmosphériques de la troposphère [Taupin, 1999].
Figure 4-7: Climatologie du vent zonal à La Réunion, établie à partir de 111 sondages GPS effectués à l’aéroport de St Denis entre août 2007 et mars 2010, sur laquelle ont été reportés les contours de
+/- 1 m.s-1 localisant la zone d’inversion des alizés. Les vitesses négatives correspondent à des vents de secteur est, tandis que les vitesses positives correspondent à des vents de secteur ouest.
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Figure 4-8: Climatologie de la température à la Réunion, établie à partir de 111 sondages GPS effectués à l’aéroport de Gillot entre août 2007 et mars 2010 (les cercles rouges repèrent une inversion très marquée de la température, tandis que les cercles verts repèrent une inflexion).
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Afin d’une part d’illustrer l’inversion des alizés sur des exemples de profil radar et d’autre part de montrer la qualité de ces profils, la figure 4-9 compare, pour deux cas, les profils de vent (vitesse et direction) obtenus par radar UHF et cal culés selon deux filières de mesure (celle du Centre de Recherches Atmosphériques et c elle de Degréane) aux pr ofils de v ent déduits des r adiosondages utilisant la te chnique G PS. Les comparaisons m ontrent u ne t rès bo nne c oncordance des deu x techniques de mesure des profils de vent. Néanmoins, une estimation quantitative globale faite par ailleurs s ur u n en semble pl us v aste de pr ofils dém ontre qu e les p rofils d e v ent cal culés av ec l a filière de mesure du CRA sont davantage corrélés aux profils de vent par radiosondage GPS comparativement aux profils calculés avec la filière de Degréane. En outre, les deux exemples de la figure 4-9 permettent d’illustrer l ’inversion des a lizés. E n ef fet, l e c as d u 4 j uin 2009 est caractéristique d’une inversion des alizés bien marquée par la présence d’un fort cisaillement de vent vers 1500m sur une plage d’altitude réduite, séparant un vent de secteur est dans les basses couches et un vent de s ecteur ouest au-dessus. En revanche, l’exemple du 16 février 2010 n’est pas m arqué pa r l ’inversion des a lizés et l es v ents s ont de s ecteur es t-sud-est j usqu’à 6000 m d’altitude.
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Figure 4-9: Comparaison des profils de vent obtenus par radar UHF et calculés selon les filières de Degréane (courbe bleue) et du CRA (courbe rouge) avec les profils de vent déduits des radiosondages GPS (courbe verte), effectués le 4 juin 2009 (haut) et le 16 février 2010 (bas).Description des basses couches de la troposphère en zone côtière au moyen des données du radar uhf