TROPOSPHERE EN ZONE COTIERE AU MOYEN DES DONNEES DU RADAR UHF
4.4.4 Variabilité à différentes échelles de temps
L’application des m éthodologies d éveloppées da ns l e pa ragraphe pr écédent n ous a per mis d’accéder aux variabilités mensuelles et journalières de la hauteur d’inversion des alizés, et qu i seront exposées dans la suite.
4.4.4.1 Variabilité mensuelle
Les figures 4-11 et 4-12 représentent respectivement sur un cycle annuel les coupes hauteur- temps des c aractéristiques du vent ( module, di rection, c omposantes z onale et m éridienne) et l a hauteur de l ’inversion des a lizés es timée à pa rtir des m éthodes déc rites dans l e pa ragraphe précédent. Pour filtrer la variabilité interjounalière, les données ont été lissées en calculant une moyenne glissante sur 30 jours d’un jour fictif moyen (qui est un composite de 30 journées).
La coupe hauteur-temps du module du vent (Fig. 4 -11a) i ndique dans les basses couches une accélération d e l’écoulement du rant l ’hiver a ustral, de j uin à s eptembre, avec u n m aximum d’activité en juillet (de l’ordre de 11 m .s-1). Cet écoulement de basses couches se caractérise par une vitesse zonale négative (Fig. 4-11c) et une vitesse méridienne positive (Fig. 4-11d) caractérisant u n é coulement d e su d-est. A l’ image d u m odule, les c omposantes d u v ent s ont maximales en hiver austral (en valeur absolue), plus particulièrement en juillet avec une vitesse zonale de l ’ordre de -8 m.s-1 et une vitesse méridienne de l ’ordre de 6 m.s-1. En s’appuyant à l a fois sur les résultats du traitement des données UHF et des simulations de c as idéalisés (ALIZ5 et ALIZ10, cf. chapitre 2), cet écoulement dans les basses couches ainsi caractérisé par les données UHF co rrespond à u n éc oulement f ortement gu idé par l e r elief de l ’île. Concernant l es asp ects instationnaires d e l’ influence d u r elief s ur l’ écoulement, la f igure 4 -13 m ontre, da ns l e c as de la simulation ALIZ10 caractérisée par des effets diurnes moins sensibles (vignettes du bas),que : (i) le r elief m odifie f inalement a ssez p eu l a direction du v ent pa r r apport a u f lux de gr ande éc helle (ESE=112,5° dans la simulation); (ii) par contre l’île induit un effet Venturi dans les basses couches (v itesse du v ent maximale à 0.53 et 1. 09 k m) a vec u ne v itesse de v ent 2 0 à 40%
supérieure aux 10 m s-1 du flux à grande échelle dans ALIZ10. Le radar montre également que le vent est plus fort dans les basses couches en dessous de 1500 m (Fig. 4-11 a) dû à l’effet Venturi.
Une caractéristique dominante de l a coupe hauteur-temps du module du vent (Fig. 4 -11a) est l a présence d’une couche épaisse de quelques centaines de mètres située entre 2 et 4 km d’altitude selon la période de l’année, dans laquelle la vitesse est nulle. Cette caractéristique se reflète également sur les coupes hauteur-temps des composantes zonale et méridienne dont l’intensité est minimale a u m ême n iveau. E n tou te v raisemblance, c ette s ingularité d ynamique c onstitue la signature de la zone d’inversion des alizés, qui marque la transition entre un flux de secteur sud à est dans les basses couches et un flux de secteur nord à ouest au-dessus, visibles sur la coupe hauteur-temps de la direction du vent (Fig. 4-11b).
La figure 4-12 met en évidence les hauteurs de la zone d’inversion des alizés estimées à partir des caractéristiques du vent (Fig. 4-12a) et de la constante de structure de l’indice de réfraction (Fig.
4-12b). D ’une pa rt, l es m éthodes d e dét ection de l ’inversion ba sées sur l es paramètres dynamiques situent globalement l’inversion vers 3000 m d’altitude entre Avril et Octobre. En
Description des basses couches de la troposphère en zone côtière au moyen des données du radar uhf
144
Ch ap itre 4 3B U n a n d ’o bs er va tio ns d e la b as se at m os ph ère p ar u n rad ar u hf p ro file ur d e v en t
revanche, l’inversion est soumise à des oscillations entre 2000 m et 4000 m d’altitude le reste del’année, en particulier durant l’été austral qui est une période fortement perturbée par l’activité convective dans les basses couches et caractérisée par la présence moins prononcée du jet subtropical e n a ltitude. D ’autre p art, la h auteur d ’inversion e stimée à p artir d e la c onstante d e structure d e l’ indice de r éfraction es t s ituée a ux a lentours de 25 00 m du rant l ’été a ustral en tre Janvier et Mars, et entre 2400 m et 3000 m le reste de l’année. Comparativement à la hauteur d’inversion estimée à partir de la constante de structure de l ’indice de r éfraction, une climatologie de la température (Fig. 4 -8) établie à partir des 111 radiosondages effectués à Gillot entre août 2007 et mars 2010 ne montre pas d’inversion de la température entre 0 et 5 km d’altitude durant les mois d’été austral, ce qui confirme ainsi une activité beaucoup plus faible (voire l’absence) de la subsidence à cette période de l’année.
En comparant l a hauteur d’inversion d es figures 4-12a et 4-12b, il semble non seulement que la hauteur estimée à partir de l’indice de réfraction est plus stable que la hauteur estimée à partir des caractéristiques du v ent, m ais a ussi qu e l a dét ection de la h auteur d’ inversion ba sée s ur l es critères d ynamiques ( U, V, m odule et d irection d u v ent) e st plutôt c entrée s ur le m ilieu de l’interface alizé-atmosphère libre, tandis que la détection de la hauteur d’inversion basée sur le critère thermodynamique (constante de structure de l’indice de réfraction) est plutôt centrée à la base de cette même interface.
Description des basses couches de la troposphère en zone côtière au moyen des données du radar uhf
145
Ch ap itre 4 - 3B U n a n d ’o bs er va tio ns d e l a b as se a tm os ph èr e p ar u n r ad ar u hf p ro fil eu r d e v en t
Figure 4-11: Evolution temporelle de la vitesse (a) et de la direction (b) du vent, des composantes zonale (c) et méridienne (d), durant la période d’observation du radar UHF de l’OPAR (avril 2009 -
avril 2010).
a b
c d
Description des basses couches de la troposphère en zone côtière au moyen des données du radar uhf
146
Ch ap itre 4 3B U n a n d ’o bs er va tio ns d e l a b as se a tm os ph èr e p ar u n r ad ar u hf p ro fil eu r d e v en t
Figure 4-12: Evolution temporelle de la hauteur estimée de la zone d’inversion des alizés calculée à partir des caractéristiques du vent (a) et de la constante de structure de l’indice de réfraction de
l’air (b), durant la période d’observation du radar UHF de l’OPAR (avril 2009 - avril 2010).
a
b
Description des basses couches de la troposphère en zone côtière au moyen des données du radar uhf
147
Ch ap itre 4 - 3B U n a n d ’o bs er va tio ns d e l a b as se a tm os ph èr e p ar u n r ad ar u hf p ro fil eu r d e v en t
Figure 4-13: Evolutions t emporelles de l a vitesse ( à gauche) e t de l a direction (à droite) du v ent pour 5 niveaux atmosphériques du modèle au-dessus de Gillot, issues des simulations ALIZ5 (haut) et ALIZ10 (bas).
4.4.4.2 Variabilité diurne…
Dans l’optique de faciliter l’interprétation des données acquises sur une année de fonctionnement en continu du radar UHF et d’identifier des caractéristiques récurrentes dans l’évolution diurne de la zone d’inversion des alizés en fonction du mois de l’année, des «jours composites» ont été calculés m ois par m ois. Un j our c omposite c orrespond a u c omposite d ’un c ertain n ombre de journées analysées en un jour fictif moyen. Ici, le jour composite a été calculé pour chaque mois de la pér iode d’ observation et po ur l es pa ramètres a tmosphériques i ntéressants po ur n otre ét ude (composantes zonale et méridienne du vent, vitesse du vent, constante de structure de l’indice de réfraction d e l’ air). C ette méthode a a insi p ermis d ’obtenir u n j our f ictif m oyen r eprésentatif de chaque mois de la période d’observation (Fig. 4- 14 à Fig. 4-17).