Introduction
Le 30 Janvier, nous avons eu le droit en Europe au passage d'un magnifique cas de front froid. Nous avions alors profité de l'occasion pour commenter les caractéristiques de ce front froid sur notre page. |
| Publication sur notre page Facebook le 30 Janvier vers 17h où nous vous montrions les changements drastiques des paramètres mesurés |
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| Publication sur notre page Facebook le 30 Janvier vers 23h où nous vous montrions l'anomalie de tropopause qui s'enfonce vers le Sud, forçant le soulèvement à l'avant. |
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| Publication sur notre page Facebook le 30 Janvier vers 11h où nous vous montrions l'affrontement entre la masse d'air maritime polaire qui déferle depuis le Nord, et la masse d'air maritime tropical qui se fait bousculer au Sud. |
En effet, ce n'est pas tout les jours qu'un cas d'école nous passe dessus. Il était notamment apparu au sein de ce front froid une structure particulière nommée bande étroite de front froid, une région où les précipitations sont très fortes. Dans la continuité de cet article, nous allons détailler une des formes que peut prendre le front froid. Ici, nous allons prendre le temps de développer et d’approfondir la compréhension d'un front froid actif. Le développement se proposant d'être didactique et le plus explicite possible, il pourra paraître un peu long par endroits. Pour ceux qui veulent, des petits encadrés résument tout au long du texte les idées successives. Pour ceux qui le souhaitent, la lecture pourra se limiter à ces encadrés.
Nous nous proposons très classiquement de parler dans un premier temps du schéma conceptuel, tel qu'il est en théorie ; puis dans un deuxième temps de faire l'étude de cas du 30 Janvier 2016. La troisième partie, un peu abrégée, est un complément pour ceux qui souhaiterait se pencher sur un autre cas concret, celui du 02 Février 2016.
Pour vous aider, nous vous proposons ici l'organisation du texte.
Schéma conceptuel de l'anafront froid
Définition d'un front (résumé)
Définition d'une masse d'air (résumé)
Mécanismes de soulèvement (résumé)
Bandes transporteuses (résumé)
Anafront et catafront froid (résumé)
Schéma conceptuel de l'anafront froid (résumé)
Les éléments de la bande étroite de front froid (résumé)
La formation de la bande étroite de front froid (résumé)
Les précipitations au sein de la bande étroite de front froid (résumé)
La situation du 30 Janvier 2016
Analyse synoptique de surface (résumé)
Images radars (résumé)
Pointage de surface (résumé)
Images satellites (résumé)
Données à Lille-Lesquin (résumé)
Radiosondages (résumé)
Données des modèles (résumé)
La situation du 02 Février 2016
Analyse synoptique de surface
Images radars et satellites
Données à Charleville-Mézières et radiosondages
Données modèles
Conclusion
Schéma conceptuel de l'anafront froid
Définition d'un front
Il convient en premier lieu de définir un front. De manière générale, il s'agit d'une surface de discontinuité où s'affrontent deux masses d'air aux propriétés différentes. Cette surface a souvent une grande extension horizontale (de 100 à 1000 kilomètres) et une profondeur d'environ 5 km.
Pour bien commencer, rappelons avant tout que l'advection est le transport part le vent d'une des propriétés de l'atmosphère. Ainsi, on parle d'advection thermique quand le vent transporte de l'air chaud ou de l'air froid dans le flux. Par un raccourci quelque peu cavalier, habituellement, on se limite à parler d'advection pour l'advection "thermique" ; c'est-à-dire lorsque le vent transporte du chaud ou du froid. Notons aussi pour ceux qui n'ont pas peur du mal de crâne que le vent peut transporter du vent également...
Quand le vent transporte de l'air d'une région froide vers une une région chaude, l'air froid peut alors éventuellement venir bousculer continuellement l'air chaud. Dans ce cas il est possible qu'un front froid se forme, symbolisé par une ligne continue et des petits triangles, généralement de couleur bleue. Ce symbolisme indique que l'air froid progresse dans la direction indiqué par les triangles et vient remplacer l'air chaud antérieur.
Au contraire, quand le vent advecte de l'air chaud vers une région d'air plus frais, il peut se former un front chaud. Le front chaud est symbolisé par une ligne continue et des demis cercles, généralement de couleur rouge. De la même façon, les demis cercles indiquent dans quelle direction progresse l'air chaud.
Généralement, les fronts se retrouvent en association avec une dépression, une région de pressions relativement plus basses que l'environnement. Dans l'Hémisphère Nord, le vent souffle de telle manière à laisser à senestre les basses pressions, et à dextre les hautes pressions. Cette règle est moins bien vérifiée en surface à cause du frottement, mais en général cela reste une approximation valable. Ainsi, l'Europe est soumis à un flux d'Ouest dominant car les hautes pressions sont vers le Sud du continent en moyenne, et les basses pressions vers le Nord.
Dans ce schéma classique de flux d'Ouest dominant, le défilé des perturbations se présente ainsi pour un lieu donné. Le vent est d'abord à l'Ouest, à l'avant du front chaud, et les températures sont "relativement" fraîches. Puis le front chaud passe, le vent bascule au Sud-Ouest, les températures se radoucissent. Puis, le front froid débarque, le vent bascule au Nord-Ouest, les températures baissent. Puis se met en place la traîne, le vent revient progressivement à l'Ouest en attendant le front chaud suivant.
Notons que ce schéma est la description classique d'un flux d'Ouest. Cependant il est rare de voir les dépressions se succédant invariablement durant plusieurs jours. Cela reste un schéma conceptuel pour aider à poser les idées. Dans la pratique, il peut également arriver que le front froid rentre par le Sud. C'est alors un vent de Sud qui amène la baisse des températures... Dans tout les cas, les variations sont infinies autour de ce schéma de base. Notons aussi que dépression, front froid et front chaud ne vont pas forcément ensemble. Il est possible d'avoir front chaud et front froid sans dépression associée. Il est également possible d'avoir front froid seul (le cas du front chaud seul n'est pas strictement impossible mais est plus rare et conceptuellement ce n'est guère satisfaisant).
Après avoir tant discouru, il est temps de prendre une pause avec une joli image de l'Europe le 16 Novembre 2015 :
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| Situation synoptique du 16 Novembre 2015. La flèche bleue indique l'air froid qui pousse vers l'Est, et la flèche rouge indique le mouvement de l'air chaud. Carte de l'université libre de Berlin : http://www.met.fu-berlin.de/de/wetter/maps/ |
Nous avons là un cas de flux d'Ouest avec son train de perturbations, et le vent qui va et vient autour de la référence qu'est l'Ouest.
Définition d'une masse d'air
La difficulté dans ce bazar est de définir précisément ce qu'est une masse d'air chaude et une masse d'air froide. La température pourrait être un bon candidat en apparence. Cependant, en pratique, la température est affectée par l'altitude. En effet, la température décroit à mesure que l'on s'élève. De plus, l'humidité interfère également. Et pour couronner le tout, en surface le cycle diurne a une grosse influence. Ainsi, dans un monde idéal et sans complication, la température devrait baisser après le passage d'un front froid. Cependant, en pratique, ce n'est pas toujours le cas et on a déjà vu des fronts froid apporter un léger radoucissement... On définit alors une température qui est moins affectée par tous ces effets. En réalité, il y en a deux, mais qui sont des "cousines germaines", la thêta prime w notée θ'w ; et la thêta e notée θe. Les deux sont utilisables indistinctement. Et pour éviter les effets dus à la surface, les prévisionnistes regardent les valeurs de θe ou θ'w à 850 hPa (vers 1500 mètres d'altitude) -plus rarement à 925 ou 950 hPa soit vers 500 - 1000 mètres-.
Il est à noter, et c'est important, que la notion de chaud ou froid est "relative". En Hiver, la température pourra par exemple passer de 5°C à 15°C au passage d'un front chaud. La masse d'air à 5°C sera donc "froide" et la masse d'air à 15°C sera donc "chaude". Et en Été, la température pourra passer de 15°C à 25°C au passage d'un front chaud. La masse d'air à 15°C sera donc "froide" et la masse d'air à 25°C sera donc "chaude". Nous avons alors ce curieux constat que la masse d'air à 15°C en Hiver est la masse d'air (très) chaude, et la masse d'air à 15°C en Été est la masse d'air froide. C'est un peu déroutant comme concept, mais les fronts chauds et fronts froids sont des notions "relatives". Relatives à l'environnement, relatives au moment. C'est pourquoi on parle parfois d'ondes thermiques ou de perturbations, pour indiquer que localement le champ de température est déformé. Cependant, ce sont bien des ondes, comme le sont les vagues à la surface de l'Océan par exemple. Ce sont des perturbations temporaires qui dépendent de l'état de base du système.
Mécanismes de soulèvement
Il convient à ce stade d'expliciter une notion essentielle. Au niveau des fronts, aussi bien froid que chaud, l'air chaud tend à être soulevé, et à être rejeté en altitude. Parfois, des personnes avec une compréhension très approximative de la météo ; parfois des personnes comprenant bien la météo mais croyant bien faire en simplifiant ; "inventent" une explication de ses mouvements verticaux. Les ascendances seraient dûes au fait que l'air chaud, moins dense, plus léger, que l'air froid, peut flotter et se soulever ; et que l'air froid plus dense coule vers la surface. Si un jour quelqu'un vous baratine avec ce genre d'explications, vous avez le droit de le férir sans ménagement, un bon coup dans la margoulette avec un bouquin de météo le plus épais possible devrait suffire à remettre en place les idées du chenapan. Si vous vous apercevez que cela ne dissuade pas ses ardeurs à dire n'importe quoi, il ne faut pas hésiter à appliquer de nouveau le traitement. La théorie "montgolfière" ne marche que pour des mouvements de l'ordre de 10 à 20 km grand maximum. C'est par exemple vrai dans les cellules orageuses. À noter que même dans les orages multicellulaires, ce n'est déjà plus vrai... L'air chaud qui monte parce que l'air chaud, c'est léger ; et l'air froid qui coule parce que l’air froid, c'est lourd ; c'est seulement vrai pour une cellule orageuse. À grande échelle, l'air n'est pas flottable. À grande échelle, l'air est stable. Et la théorie "montgolfière" est totalement fausse. Les mouvements verticaux dans les dépressions extratropicales sont dues à deux phénomènes différents. Le sujet peut vite devenir extrêmement compliqué (et ce n'est rien de le dire) et différentes approches sont possibles pour voir la même chose. Pour ceux qui veulent savoir, nous décortiquerons ici l'équation omega mais d'autres approches sont possibles (agéostrophisme par exemple).
La première cause donc est de nature dynamique. Elle est assez facile à comprendre avec les mains. C'est en quelque sorte l'effet patineur. Observons un patineur sur la glace. Quand il souhaite tourner plus vite sur lui même, il rentre ses bras, il se recentre sur son axe de rotation. Au contraire, quand il souhaite ralentir sa rotation, le patineur écarte les bras. Il se décentre par rapport à son axe de rotation. L'air en mouvement fait un peu près pareil. Quand le vent advecte de l'air ayant une forte rotation dans une région à faible rotation ; l'air doit "écarter les bras" pour ralentir sa rotation et s'ajuster à son nouvel environnement. Plus exactement, l'air doit donc diverger (si certains veulent voir la chose autrement, il faut disperser la masse). On parle alors d'advection de tourbillon positif, phénomène associé alors à de la divergence. Quand l'advection de tourbillon positif croit avec l'altitude, la divergence croit aussi avec l'altitude. Il se produit alors un mouvement d'ascendance, l'air venant des couches inférieures pour "boucher le trou" créée dans les couches supérieures par la divergence.
La deuxième cause est un peu plus compliqué à comprendre avec les mains. Elle est de nature thermodynamique. Il s'agit de la tendance des particules d'air à rester entre copines. On va poser tout de suite un gros mot, on parle aussi de soulèvement isentropique. Cela veut dire en clair que l'air va chercher à rester à la même (iso) entropie, ou pour simplifier un peu, rester à la même température une fois pris en compte les effets de l'altitude et de l'humidité. Ainsi, quand le vent souffle à travers une région où les températures varient rapidement, les particules d'air vont préférer monter ou descendre pour rester à la même entropie (température corrigé de l'altitude et de l'humidité), plutôt que d'être arraché de la surface isentropique où elles se trouvent.
Dans les fronts chauds, le mécanisme de soulèvement tant à être plus volontiers de nature thermodynamique. Au contraire, dans les fronts froids, le soulèvement tend plus volontiers à être de nature dynamique. Dans tout les cas, l'explication des mouvements verticaux est ainsi malheureusement plus compliquée, mais aussi plus exact. L'air ne se met pas à flotter ou à couler à grande échelle..
Les bandes transporteuses
Un autre point à aborder, avant de parler d'anafront froid et de bande étroite, est la structure tridimensionnelle d'un cyclone extratropical. Il existe différents modèles conceptuels décrivant les perturbations des latitudes moyennes, chacun éclairant une face différente du phénomène. Il convient ici de montrer le mouvement de l'air dans les systèmes en développement ou matures, afin de mieux comprendre l'anafront froid. Dans un cyclone extratropical, trois bandes transporteuses se mettent en place. À l'avant du front chaud, nous retrouvons la bande transporteuse froide. À l'avant du front froid, nous trouvons la bande convoyeuse chaude. Et enfin, à l'arrière de la dépression, avec l'enfoncement d'air stratosphérique, nous avons la bande transporteuse sèche.
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| Une perturbation barocline par un site Internet. Cold Conveyor Belt : Bande Transporteuse Froide, Warm Conveyor Belt : Bande Transporteuse Chaude, Dry Conveyor Belt : Bande Transporteuse Sèche. Source : http://www.islandnet.com/~see/weather/almanac/arc2009/alm09dec.htm |
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| Les bandes transporteuses dans une perturbation vue par le COMET Program. Le L rouge indique le minimum de surface (Low), Cold Conveyor Belt : Bande Transporteuse Froide, Warm Conveyor Belt : Bande Transporteuse Chaude, Dry Conveyor Belt : Bande Transporteuse Sèche. Source : http://www.meted.ucar.edu/mesoprim/bandedprecip/print.htm (inscription gratuite requise). |
Anafront et catafront froid
Nous en arrivons donc aux fronts froids. En effet, comme dit, il n'existe pas un mais deux types de fronts froids différents. On distingue en effet anafront froid et catafront froid. Le nom peut sembler particulièrement barbare... Mais la différence se comprend facilement. Pour faire simple, les anafronts froids sont plutôt du genre actif. Et généralement ce sont des situations de frontogénèse. Les catafronts froids au contraire sont plutôt du genre peu actif. La différence plus rigoureusement se fait dans l'organisation des mouvements verticaux. Dans le cas d'un anafront froid, l'air chaud antérieur est soulevé sur une grande profondeur le long de la pente frontale.Les précipitations se produisent alors essentiellement en arrière de la trace au sol du front froid. Au contraire, dans un catafront froid, une intrusion d'air sec en altitude vient couper les ascendances dans l'air chaud, qui se produisent alors essentiellement en avant de la trace frontale au sol. Les pluies précédent donc le front.
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| L'anafront froid vue par l'EUMETCAL. WA : Warm Advection, CA : Cold Advection. La position du front froid est indiqué par le triangle, pointant dans la direction du déplacement. L'EUMETCAL ne l'indique pas explicitement ; mais le pied de la masse nuageuse, là où la flèche rouge se redresse, est la fameuse bande étroite de front froid. Source : http://www.eumetcal.org/euromet/french/satmet/s7342/s7342bb2.htm |
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| Le catafront froid vue par l'EUMETCAL. WA : Warm Advection, CA : Cold Advection. La position du front froid est indiqué par le triangle, pointant dans la direction du déplacement. Source : http://www.eumetcal.org/euromet/french/satmet/s7342/s7342bb2.htm |
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| Catafront froid vu par l’Université d’État de la Caroline du Nord. Cold air : air froid, forward-sloping ascent : ascendance penché vers l'avant, warm air: air chaud. Source : http://www4.ncsu.edu/~nwsfo/storage/training/jets/anafront.html |
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| Catafront froid vu par l’Université d’État de la Caroline du Nord. Cold air : air froid, rearward-sloping ascent : ascendance penché vers l'arrière, warm air: air chaud. Source : http://www4.ncsu.edu/~nwsfo/storage/training/jets/anafront.html |
Notons en particulier que l'EUMETCAL explicite la pente frontale. C'est simplement, tout comme pour les fronts chauds, une pente où la θ'w ou θe, au choix, reste constante.
Ceci dit, ces schémas sont chacun un peu différents, mais vise à amener à la même compréhension. L'objectif est de montrer le caractère radicalement différent des ascendances dans l'air chaud, menant à une distribution des précipitations tout aussi différente. En pratique cependant, l'atmosphère n'apprécie guère les situations bien carrées et bien définies, et cata ou ana front froid, le résultat est souvent un pâté de précipitations plus ou moins organisé relativement à la trace frontale. En effet de multiples processus interviennent à toutes les échelles. Très simplement, ce peut être l'influence d'un relief par exemple, ou la déformation du champ de vent induite par le front lui-même, ou autre. Le schéma conceptuel des fronts froids est donc robuste, mais il est rare de trouver en pratique des cas bien définis et bien "propres". La situation de ce 29 Janvier est donc particulièrement intéressante, car elle offre un cas d'école d'anafront en pleine frontogénèse.
Pour les fronts froids, il y a généralement un thalweg d'altitude qui arrive par derrière (le cochon...). Dans le thalweg, l'air a une très forte rotation, alors qu'en aval, surplombant le front froid lui-même, l'air a une rotation plus faible. Il se passe alors une advection positive de tourbillon qui croit avec l'altitude. Ce qui implique alors des ascendances comme nous l'avons vu... Le thalweg est en quelque sorte un bulldozer qui vient pousser au cul le front froid et force l'air à se soulever à l'avant.
Ce thalweg est associé à une intrusion d'air sec stratosphérique. On peut alors suivre sa trace sur les images vapeurs d'eau qui montre un gradient très marqué. Cette anomalie d'altitude est également associée en toute logique à une baisse de l'altitude de la tropopause.
Schéma conceptuel de l'anafront froid
Un anafront froid est donc caractérisé par différents éléments.
Au premier chef, il y a donc le thalweg d'altitude qui lui pousse au cul. Comme dit, ce thalweg est défini par un enfoncement troposphérique, avec même une intrusion d'air stratosphérique jusqu'en basse troposphère dans les cas les plus extrêmes. Juste en amont du maximum de thalweg se produisent des subsidences de grandes échelles qui viennent s'engouffrer sous la pente frontale. Ces subsidences apportent de l'air froid et sec.
À l'avant du thalweg se produit un soulèvement de grande échelle. L'air chaud et humide du secteur chaud se retrouve soulevé sur la profondeur. Les ascendances forcent la condensation de la masse d'air, formant le système nuageux de l'anafront. Il existe deux zones distinctes d'ascendances. La première, directement en aval de la limite frontale de surface, constitue la bande étroite de front froid que nous développerons plus loin. La seconde zone d'ascendances se situe le long de la pente frontale, et penche vers l'arrière. Elle forme la bande large de front froid. Comme nous l'avons vu, cette zone d'ascendances permet de distinguer ana et cata front froid. Les précipitations se produisent essentiellement après le passage de la limite frontale dans le cas d'un anafront froid.
Il n'est pas inutile d'insister lourdement sur la différence entre ces deux zones. Il existe deux zones d'ascendances, certes continues et liées mais bien distinctes. La première, le long d'une surface frontale quasiment verticale, prend place au pied de la trace frontale au sol et s'étend sur une profondeur de 3 à 5 kilomètres. La deuxième, se prolonge en moyenne et haute troposphère, sur une surface frontale légèrement penchée vers l'arrière. À ce niveau, l'air chaud en cours de soulèvement surplombe l'air plus froid et sec qui s'engouffre à l'arrière sous la pente frontale.
Associé au thalweg, il y également un jet d'altitude. Ce jet tend à être sensiblement parallèle à la surface frontale. C'est une autre manière de distinguer entre ana et cata front froid. Un catafront froid verra le jet être plutôt perpendiculaire à la surface frontale ; et un anafront verra le jet être plutôt parallèle (voir aussi les schémas précédents sur ana et cata fronts où l'on voit pour se dernier l'intrusion d'air sec et froid d'altitude). En pratique, en situation opérationnelle, cette méthode pour "trier les patates" est couramment utilisée car elle plus pratique.
Les schémas suivants reprennent les éléments mentionnées.
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| Schéma d'un anafront froid à l'aide de GIMP. La surface délimitée par les traits marrons représentent la tropopause, qui subit un net enfoncement à l'arrière du front. Le jet d'altitude, matérialisé par les flèches évidées noires, prend place sur le bord d'attaque de cette anomalie. De plus, cet enfoncement est lié à des subsidences et à un courant d'air sec et froid symbolisé par la flèche verte. La pente frontale est indiquée en bleue, pratiquement verticale en basses couches, elle penche vers l'arrière avec l'altitude. Le jet de basses couches est indiqué par les flèches pleines rouges. En surface, suite au frottements notamment, la convergence est renforcée. Les flèches pleines noires le montrent. La bande large de front froid est symbolisé par les traits de pluies bleus azur et verticaux. La bande étroite est symbolisé par les traits de pluies bleus azur et penchés. Un petit orage tout à l'arrière rappelle que dans la traîne, une fois passé l'anomalie de tropopause, de la convection peut éventuellement se développer. |
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| Un schéma en français, tiré de l'EAO Anasyg-Pressyg ( http://www.meteorologie.eu.org/anasyg/ qui fut un temps libre d’accès...), venu originellement du groupe synoptique PFP de Météo-France. Image repris par Concepts et méthodes pour le météorologiste et par La convection orageuse dans tout ses états. Le schéma en conséquence est assez explicite. Source : http://www.meteofrance.fr/publications/nos-collections/cours-de-meteorologie/concepts-et-methodes-pour-le-meteorologiste-tome-1 |
Ces schémas conceptuels permettent ainsi de mieux appréhender ce qu'est un anafront froid en tant qu'objet tridimensionnelle. Il est certain que dans la nature on ne verra jamais passer dans l'atmosphère une surface peinte en bleue et hérissée de triangles mais cela permet de poser les idées. Pour l'observateur, cela se traduira par un vent fort et un ciel bâché dans un premier temps, puis une brève période de fortes précipitations avec un vent qui change de direction, puis une période plus longue de précipitations modérés durant laquelle la température baisse sensiblement et le vent faiblit.
Les éléments de la bande étroite de front froid
Pour en venir à la bande étroite de front froid, elle est donc une caractéristique de l'anafront froid. Dans les anafronts froids, on retrouve normalement toujours une bande étroite de front froid. Cependant, elle est rarement très marquée, comme toujours la pratique est assez éloignée de la théorie dans la vaste majorité des cas. La bande étroite est une région de fortes précipitations sur une grande longueur (au moins cent kilomètres) mais sur une faible largeur (jamais plus de dix kilomètres). De plus, elle s'étend sur une faible profondeur, de l'ordre de trois à cinq kilomètres. C'est donc une région d'assez petite échelle.
La zone de fortes précipitations est plus un épiphénomène, la manifestation d'un ensemble de processus. Dans le détail, la bande étroite de front froid réunit divers éléments.
Nous retrouvons en premier lieu une bande transporteuse chaude particulièrement vigoureuse. Elle forme un tube de vent fort à la surface. C'est donc un jet de basses couches positionné à l'avant de la limite frontale, en anglais LLJ pour Low Level Jet. Ce jet transporte de l'air doux et humide à l'avant du front froid. Il est fréquent que ce jet de basses couches apporte des records de températures en surface (sauf de manière notable en Décembre 2015...). Dans un cas classique européen, ce jet sera de Sud-Ouest (mais à nouveau, toutes les configurations sont théoriquement possibles). Ce jet est généralement maximum entre 1000 et 1500 mètres comme dit, avec des vitesses qui dépassent les 60 km/h.
L'élément suivant de la bande étroite est une zone de forte ascendance juste à l'avant de la trace frontale. Ces ascendances peuvent atteindre de 1 à 10 m/s, ce qui est énorme pour un cyclone extratropical. Habituellement, les ascendances sont plutôt de l'ordre de 1 à 10 cm/s. Dans les orages, les ascendances sont encore plus violentes cependant, de l'ordre de 10 à 100 m/s. Ces très fortes ascendances sont bien évidement la raison de la formation d'une masse nuageuse et d'une bande de forte pluie. L'air forcé de se soulever se refroidit alors adiabatiquement, ce qui concourt à la condensation de la vapeur d'eau. Le jet de basses couches étant particulièrement riche en vapeur d'eau et les ascendances particulièrement fortes, le mélange est détonnant.
Il y a également à l'arrière immédiat de la bande étroite, une très petite région de précipitations faibles ou nulles. À cet endroit, à l'arrière immédiat de la surface frontale, l'air subit un léger "ressaut" et ce sont les subsidences qui dominent, ce qui tend à tuer les pluies.
Notons qu'au niveau de la bande étroite du front froid, la pente frontale tend à être pratiquement verticale. Cette situation est liée à différents processus, dont entre autre la violence des ascendances. Le frottement de surface joue également un rôle, en ralentissant la progression de la pente frontale au sol. Normalement, un front froid penche vers l'arrière, mais si en surface le front est ralentit il va en toute logique se redresser.
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| Description schématique du flux dans un anafront froid classique, montrant la bande transporteuse chaude (flèche grisée) subissant une ascendance orientée vers l'arrière le long de la zone frontale. À gauche, une vue plane, à droite une coupe. Notons la bande étroite de front froid puis le léger ressaut de l'ascendance, puis la bande large de front froid. Warm Conveyor Belt : Bande Transporteuse Chaude, Cold front zone : zone frontale froide, Line convection : Convection en ligne, Low-level jet : jet de basses couches, Surface cold front : front froid de surface, up : vers le haut, down : vers le bas. Source : http://www.metoffice.gov.uk/media/pdf/s/8/Chapter_7._Fronts.pdf |
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| Exemple du 02 Février 2016. Situation en pression mer et géopotentiel 500 hPa. Données du modèle français Arôme. Source : www.meteociel.fr |
Pour résumer, la bande étroite de front froid se définit comme étant une région très étroite, quelques kilomètres (d'où son nom....) de fortes précipitations, s'étirant sur une longueur de 100 à 1000 kilomètres. Avec la bande étroite de front froid, nous avons les éléments suivants :
*un jet de basses couches très puissant en avant
*de vigoureuses ascendances le long d'une pente frontale quasi verticale
*à l'arrière immédiat de la bande étroite, une accalmie très temporaire
*une intrusion d'air froid et sec venu pour partie de la stratosphère, à l'arrière du front
En surface, on peut s'attendre à assister à un renforcement du vent et une baisse drastique de la pression, dans un contexte doux et humide, puis à des fortes précipitations temporaires, puis à une baisse drastique de la température, un affaiblissement du vent et une hausse de la pression.
*un jet de basses couches très puissant en avant
*de vigoureuses ascendances le long d'une pente frontale quasi verticale
*à l'arrière immédiat de la bande étroite, une accalmie très temporaire
*une intrusion d'air froid et sec venu pour partie de la stratosphère, à l'arrière du front
En surface, on peut s'attendre à assister à un renforcement du vent et une baisse drastique de la pression, dans un contexte doux et humide, puis à des fortes précipitations temporaires, puis à une baisse drastique de la température, un affaiblissement du vent et une hausse de la pression.
La formation de la bande étroite de front froid
Les soulèvements au niveau de l'anafront froid sont d'abord initiés par l'écoulement de grande échelle. Il y a en particulier l'advection positive de tourbillon d’altitude, liée plus globalement au thalweg, à l'intrusion d'air stratosphérique en altitude, et à l'enfoncement de la troposphère. Puis, le front commence à s'emballer en quelque sorte. Le renforcement du gradient de température et la convergence de basses couches forcés plus ou moins indirectement par les ascendances éloignent alors l'atmosphère de son état d'équilibre. Pour compenser, une circulation secondaire se met en place pour rétablir l'équilibre mais cette circulation secondaire ne fait qu'amplifier la frontogénèse. Dit ainsi, cela peut sembler vachement pas très logique, mais nous nous abstiendrons ici de développer les processus frontogénètiques qui sont assez compliqués à expliquer. Toujours est-il qu'une fois la machine lancée, elle ne s'arrête pas si facilement.
Dans les cas d'un anafront froid, la frontogénèse se poursuit pour former une bande étroite de front froid. Les mécanismes mis en jeu sont alors assez différents, car ils interviennent à petite échelle et les équilibres de grande échelle ne sont alors plus tout à fait respectés. Un mécanisme qui est intéressant de noter, similaire à celui d'une ligne de grains, est la formation d'une piscine d'air froid à l'arrière du front froid. En effet, sous la pente frontale s'engouffre de l'air plus froid et sec de la bande transporteuse sèche. Les précipitations venues de la moyenne et haute troposphère traversent cette couche d'air sec. Les précipitations s'évaporent alors, et l'évaporation est un processus qui refroidit l'air ambiant. Ainsi, la bande large de précipitations exacerbe le refroidissement postérieur au passage du front froid. Tout comme dans les lignes de grains, il se forme un courant de densité qui provoque une légère hausse de la pression de surface associée à un refroidissement un peu plus exagéré que ce qui n'aurait dû être observé. Cette piscine d'air froid tend à renforcer la contraction du front froid par différents processus.
Cette piscine d'air génère notamment du tourbillon positif dans l'axe du front. Si le jet de basses couches génère lui aussi du tourbillon mais négatif, les deux peuvent se combiner pour renforcer les ascendances. En effet, c'est le principe de la roue. L'image tiré de Wikipédia présente le cas d'un vent croissant avec l'altitude, mais cela marche dans tout les sens.
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| La théorie de la roue. Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/H%C3%A9licit%C3%A9_%28dynamique_des_fluides%29 |
Au niveau de la bande étroite de front froid, il se passe donc à peu près ceci. Le courant de densité provoqué par l'évaporation des précipitations génère du tourbillon avec une rotation antihoraire, et le mouvement relatif au front génère du tourbillon avec une rotation horaire. Les deux se combinent pour renforcer les ascendances.
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| Le diagramme de gauche montre le flux relatif au mouvement de la surface frontale. Le vent relatif à la surface frontale décroit avec l'altitude, générant du tourbillon positif (à comparer avec l'image Wikipedia). Le crobar de gauche reprend ce cisaillement vertical de vent, et y a joute le tourbillon produit par la piscine d'air d'air froid. On voit que les deux tourbillons se combinent pour forcer les ascendances. Source : Koch, S. E., and P. J. Kocin, 1991: Frontal contraction processes leading to the formation of an intense narrow rainband. Meteor. Atmosph. Phys, 46, 123-154. |
Un autre élément qui favorise les ascendances et la condensation de la vapeur d'eau au sein des ascendances. En effet, le jet de basses couches qui est forcé de s'élever est très riche en humidité. Il s'en suit que le refroidissement adiabatique généré par les mouvements verticaux forcent la condensation, d'où la formation des masses nuageuses, de la pluie, etc... Cette condensation a cependant un autre effet, qui est de libérer de la chaleur. Cette énergie favorise en retour les ascendances.
D'autres mécanismes prennent place pour expliquer la contraction de la bande étroite de front froid. Cependant, nous allons rester simples et nous en tenir à ces éléments. La frontogénèse est un sujet particulièrement complexe et votre serviteur n'est même pas sûr de pouvoir aborder la question sans finir par dire une bêtise.
Les précipitations au sein de la bande étroite de front froid
Au niveau de la bande étroite de front froid, les ascendances ont également d'autres conséquences. En premier lieu, elles transportent très rapidement de l'eau liquide en altitude. Il existe alors une importante accumulation d'eau surfondue -i.e. d'eau liquide par des températures négatives- à basse et moyenne altitude.
Dû au très fort cisaillement horizontale de vent, la bande étroite de front froid en général se déforme. En effet, il existe à l'avant du front froid un jet de basses couches, avec des vents atteignant parfois plus de 30 nœuds. Par contre à l'arrière le vent est moins fort et n'a pas la même direction. Il se produit alors un très fort cisaillement de vent, qui crée des tourbillons.
Sur l'horizontale, si le vent est de plus en plus fort de la gauche vers la droite, cela va tendre à créer du tourbillon négatif.
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| . La théorie de la roue, à mésoéchelle. Les flèches bleues représentent le jet de basses couches. Source : https://www.e-education.psu.edu/worldofweather/files/worldofweather/idealizedschematic.png |
Ces très forts cisaillements de vent tendent alors à "casser" la bande étroite en petits bouts dans les cas les plus extrêmes. Ils se forment alors des régions de fortes précipitations en forme d'ovale très allongé et qui sont légèrement incliné, de l'ordre de 30°, par rapport à la limite frontale en elle même. Et entre ces fortes précipitations, on retrouve des régions de trous. Pour l'information, la nomenclature anglaise tend à adopter les termes "precipitation core" et "gap region" pour ces éléments, ce qui peut se traduire par "cœur de précipitation" et "région de trou". En général, quand on parle anglais on a l'impression que ça claque, mais quand on traduit cela paraît nettement moins sexy tout compte fait. Toujours est-il qu'à la connaissance du pimpim qui rédige ces quelques lignes, il n'y a pas de nomenclature en français pour ces structures, et il faudra se contenter de l'inspiration de votre serviteur pour trouver un nom qui claque.
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| Données d'observations (situation du 08 Décembre 1976) d'une bande étroite de front froid présentant des discontinuités. Gaps : trous, Large gaps : trous large, Velocity of Synoptic-Scale Front : Vitesse de déplacement du front d'échelle synoptique, Velocity of Precipitation Cores : Vitesse de déplacement des cœurs de précipitations, Mesoscale Front : front de mésoéchelle, Précipitations Cores : Cœur de précipitations. Références indiqués sur l'image. |
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| Schéma théorique d'un front froid avec des trous. Le jet de basse couche côté chaud est indiqué par la grosse flèche "Strong warm flow" -fort flux chaud-. La flèche "Weak cold flow" -faible flux froid- indique l'advection d'air froid qui définit un front froid. Ce dernier ce déplace suivant la mince flèche "Direction of travel of interface" -direction de déplacement de l'interface-. Le front froid est sombrement dénommé "interface zone" dans ce schéma. Lorsque la ligne est continue simple, elle indique les régions de fortes précipitations (precipitation core dans la nomenclature anglaise). Lorsque la ligne est ondulée et multiple, elle indique les régions de trous (gap region dans la nomenclature anglaise). Notons que le front n'est pas explicitement tracé, mais il passe grossièrement par le centre des régions de trous. On voit alors clairement que les maximums de précipitations sont légèrement inclinés par rapport à la trace frontale. Source : http://www.metoffice.gov.uk/media/pdf/s/8/Chapter_7._Fronts.pdf |
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| Le seul schéma en français de la déformation d'une bande étroite de front froid, à la connaissance de votre serviteur. Cela ne résout guère les problèmes de nomenclature... Image tiré de La convection orageuse dans tout ses états. |
Pour les précipitations, la structure verticale joue également un rôle. Les puissantes ascendances au sein de la bande étroite, même si elles prennent place sur une profondeur assez faible, sont suffisantes pour générer du grésil voire de la grêle (notons que la "mini grêle" n'existe pas, soit c’est de la grêle -plus de 2 millimètres- soit du grésil -moins de 2 millimètres-) dans les cas les plus extrêmes.
Situation du 30 Janvier 2016
Analyse synoptique de surface
Ainsi, nous allons étudier le passage du front froid ce 30 Janvier, qui nous offre un cas d'école, comme on dit, d'un anafront froid. Pour comprendre, nous allons revenir un peu en arrière, le 29 Janvier. Ce jour là, à minuit, une dépression, dénommée Leonie et centrée sur la Carélie russe, est en fin de vie. Rappelons que le vent souffle en laissant en moyenne les basses valeurs à senestre et les hautes valeurs à dextre. On distingue encore l'onde thermique de Leonie avec un petit minimum "chaud" sur le Donbass et la Crimée. Le reste de front chaud s'étire à travers l'extrême sud de la Russie européenne, le reste de front froid est sur l'Ukraine. En Europe Centrale, le vent souffle en longeant le gradient de température. En français clair et plein, cela veut dire que le vent ne souffle pas, soit du chaud vers le froid, soit du froid vers le chaud. Le vent souffle en restant dans l'air froid en Allemagne et Pologne, et souffle en restant dans l'air chaud en Autriche et Hongrie. Il se forme alors un front quasi stationnaire, une région où deux masses d'air se frottent l'une à l'autre sans chercher les embrouilles. Au sol, cela se traduit par une barre nuageuse avec peu ou pas de pluie associé. Par contre, sur l'Atlantique, la dépression qui va nous concerner est déjà particulièrement creuse. Elle a été nommé Marita par les Allemands, Gertrude par les Anglais, et l'onde est notée "Y" par les français. Le minimum dépressionnaire est à 969 hPa au sud de l'Islande. Le front chaud est à l'Est de la Grande Bretagne, tandis que le front froid est encore sur l’Atlantique.
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| Situation en pression mer (traits continues blancs) et thêta E à 850 hPa (vers 1500 mètres) le 29 Janvier à 00 UTC (01h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
Avançons un peu dans le temps, au 29 Janvier à 12 UTC. La pression au centre de Marita-Gertrude-Y est tombé comme une pierre, et atteint au minimum 948 hPa. Le front chaud est déjà sur le Sud de la Scandinavie, tandis-que le front froid vient de balayer les îles britanniques. Les conditions sont particulièrement dégradées pour l'Irlande, le Royaume-Uni et la Norvège, qui se font sévèrement secouer. Notons que Marita-Gertrude-Y peut alors officiellement être considérée comme une bombe météorologique. La pression en son cœur a en effet chuté de 27 hPa environ en 24 heures, passant de 975 hPa le 28 à midi, à 948 hPa le 29 à midi. Elle atteindra son minimum le 29 à 18 UTC, avec 947 hPa.
La Belgique a simplement vu passer la pointe Sud du front chaud. Les températures sont devenues un peu plus douces, l'air est un peu plus humide, la nébulosité a augmenté, le vent souffle un peu plus fort, mais au bilan le front chaud passerait presque inaperçu.
Enfin, en Carélie, Leonie n'est pratiquement plus individualisable. L'onde thermique associé est pratiquement dissipée. Et sur l'Europe Centrale, le front quasi-stationnaire se meurt lentement.
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| Situation en pression mer (traits continues blancs) et thêta E à 850 hPa(vers 1500 mètres) le 29 Janvier à 12 UTC (13h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
Le 30 Janvier à 00 UTC, Marita-Gertrude-Y est en train de se combler. Sa pression est remontée à 951 hPa, alors qu'elle est au large de Bodø, Norvège. L'onde thermique commence également à s'affaiblir. Le front occlus est encore actif à travers la Scandinavie jusqu'au Pays Baltes, le front chaud tente de survivre en Russie Blanche. Par contre, le front froid qui s'étend à travers toute l'Europe ne semble pas vouloir suivre le même chemin que celui de Leonie. On pourra se rapporter à la situation du 29 à minuit pour comparer. Ce 30 Janvier, la limite frontale propose une petite ondulation avec une petite pointe du dôme chaud sur la mer du Nord. On note que le vent souffle cette fois-ci pleinement en travers le gradient de température de l'Angleterre au Danemark. En clair, le vent souffle du froid vers le chaud en Angleterre, puis du chaud vers le froid en Allemagne et au Danemark. Un ensemble front froid - front chaud veut se mettre en place.
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| Situation en pression mer (traits continues blancs) et thêta E à 850 hPa (vers 1500 mètres) le 30 Janvier à 00 UTC (01h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
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| Situation en pression mer (traits continues blancs) et thêta E à 850 hPa (vers 1500 mètres) le 30 Janvier à 06 UTC (07h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
Le 30 à 12 UTC, le front froid devient particulièrement développé. Il s'étire de la Bretagne à la Suède. Nous sommes au maximum de la frontogénèse, et la Belgique est en train de se faire balayer par un beau cas d'anafront froid. Marita-Gertrude continue de se combler, remontant à 955 hPa. Henry secoue l’Écosse, et Norysk sur l'Atlantique se comble un peu.
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| Situation en pression mer (traits continues blancs) et thêta E à 850 hPa (vers 1500 mètres) le 30 Janvier à 12 UTC (13h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
Le 30 à 18 UTC, la masse d'air maritime polaire a bien progressé. À l'arrière, la monumentale anomalie de Norysk-Henry-Z progresse vers l'Europe.
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| Situation en pression mer (traits continues blancs) et thêta E à 850 hPa (vers 1500 mètres) le 30 Janvier à 18 UTC (19h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
Le 31 à 00 UTC, le front froid commence à perdre en activité. Le gradient de température continue de couper le champ de pressions (les plages de couleurs deviennent plus vertes tout en croisant les lignes blanches). Cependant, les lignes blanches commencent à se déserrer. La frontogénèse est passé.
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| Situation en pression mer (traits continues blancs) et thêta E à 850 hPa (vers 1500 mètres) le 31 Janvier à 00 UTC (01h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
Ainsi ce front froid se présente dans une configuration classique de flux d'Ouest. Nous pouvons nous attendre alors à voir apparaître en surface le schéma classique d'un front froid, avec vent de Sud-Ouest doux et humide, passage de la bande étroite et de la trace au sol du front, basculement du vent au Nord-Ouest et enfin bande large de front froid. Voyons voir si c'est le cas.
Images radars
Regardons en premier lieu les observations qui nous permettent de voir l'évolution de ce front froid. Commençons par les données radars. Les données sont de qualités variables suivant les pays mais elles permettent déjà d'avoir un bon aperçu de la dynamique observée du front froid. De plus, l’accès aux données radars étant rarement gratuite, la qualité fluctue également d'une source à l'autre... Nous avons donc choisi de vous présenter deux cartographies différentes, pour mieux appréhender les phénomènes. Il est en particulier notable que l'affaiblissement très marqué des échos sur l'Allemagne est sans doute un peu artificiel.
Sur ces images nous notons deux grandes zones pluvieuses bien distinctes. À travers la France, le Bénélux, et l'Allemagne, nous retrouvons une vaste région de pluie qui correspond au front froid. Et sur l’Écosse et l'Irlande, nous avons une zone de pluie plus discontinue et avec une très nette courbure cyclonique. Ce sont des averses liées à la dépression écossaise.
Pour le front froid, nous voyons de suite qu'il possède les caractéristiques d'un anafront très actif. Il y a quelques faibles précipitations à l'avant du front, dans l'air chaud antérieur. Puis la bande étroite, très marqué avec sa rangée de pixels rouges, qui s'étire à travers France et Belgique. Cette bande se poursuit, mais de manière moins marquée, en Allemagne. À 11 UTC en particulier, on la voit longer la frontière Sud du Schleswig-Holstein. Immédiatement à l'arrière, nous notons un léger creux de précipitations. Puis la bande large prend place.
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| Image composite radar pour l'Europe, le 30 Janvier à 11 UTC (12h locales heure de Bruxelles). Source : http://europa.buienradar.nl/ |
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| Image composite radar pour l'Europe, le 30 Janvier à 12 UTC (13h locales heure de Bruxelles). Source : http://europa.buienradar.nl/ |
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| Image composite radar pour l'Europe, le 30 Janvier à 13 UTC (14h locales heure de Bruxelles). Source : http://europa.buienradar.nl/ |
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| Image composite radar pour l'Europe, le 30 Janvier à 10 UTC (11h locales heure de Bruxelles). Source : http://www.radareu.cz/ |
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| Image composite radar pour l'Europe, le 30 Janvier à 11 UTC (12h locales heure de Bruxelles). Source : http://www.radareu.cz/ |
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| Image composite radar pour l'Europe, le 30 Janvier à 12 UTC (13h locales heure de Bruxelles). Source : http://www.radareu.cz/ |
Si nous regardons plus en détail sur la France l'image radar, nous voyons apparaître de curieuses structures. La bande étroite de front froid n'est pas une ligne continue, mais forme des noyaux oblongues de fortes précipitations, légèrement incliné par rapport à l'axe de front. Entre, s'intercalent des zones de faibles précipitations. Ce sont les cœurs de précipitations et les régions de trous que nous avions vu en théorie précédemment.
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| Image composite radar pour l'Europe, le 30 Janvier à 12h30 UTC (13h30 locales heure de Bruxelles). Source : http://www.radareu.cz/ |
Pointage de surface
Nous pouvons analyser également les données de surface. Nous avons dit que pour la bande étroite de front froid, un élément caractéristique est la bande transporteuse chaude, avec un fort vent de Sud-Ouest chaud et humide à l'avant, suivi par un vent de Nord-Ouest plus faible. Les données de vent mettent en évidence ce phénomène. Il y a sur la France et l'Allemagne un couloir de vent fort, qui s'étire de Saint-Nazaire à Hamburg, et passe dans le sud de la région parisienne et à travers les Ardennes. À l'arrière, le vent est plus faible, et de direction Nord-Ouest. Le front est donc une zone de discontinuité marquée. Au sol, la trace frontale serait tracé au milieu de cette discontinuité, entre les vents de Sud-Ouest et les vents d'Ouest à Nord-Ouest.
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| Vent observé à 10 mètres (barbules) et vitesse dudit vent (plage de couleur) le 30 Janvier à 12 UTC. Données des stations synoptiques et amateurs, mise en forme par Infoclimat. Source : http://www.infoclimat.fr/cartes/observations-meteo/temps-reel/temperature/france.html |
De plus les températures du point de rosée (température à laquelle la vapeur d'eau condense) montre un axe de forte valeur au niveau de l'axe du jet de basses couches. Les valeurs atteignent 11°C à 12°C pour la côte Atlantique, et s'étirent jusqu'à 5°C ou 6°C pour la région d'Hamburg. À l'arrière, les points de rosées sont nettement plus faibles, de l'ordre de 6°C à 7°C pour la Bretagne jusqu'à 3°C ou 4°C pour la Frise. L'axe d'air doux et humide est un peu difficile à identifier clairement dans les observations, car, comme dit, la surface perturbe énormément le champ de température et il est souvent difficile d'y voir clair.
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| Points de rosée observés à 2 mètres du sol le 30 Janvier à 12 UTC. Données des stations synoptiques, mise en forme par Ogimet. Source : http://ogimet.com/ |
Données satellites
Les images satellites permettent également d'illustrer la dynamique en jeu. Commençons par une image en fausse couleur composé en infra-rouge et visible. Les images sont à 09, 12, et 15 UTC et une image sur un domaine un peu plus large est proposée pour 12 UTC. Nous pouvons noter en premier lieu les quelques nuages bas présents sur l'Europe Centrale, les restes du front quasi stationnaire que Leonie a laissé traîné derrière elle.
Le plus important pour nous est le système nuageux qui s'étend de l'Atlantique à la Scandinavie. Sur les Cornouailles à 09 UTC puis sur la Normandie à 12 UTC et enfin sur la Picardie à 15 UTC, on note un véritable "coin" aux bords très net. C'est la signature de l'enfoncement de la tropopause à l'arrière du front, qui provoque à l'avant un soulèvement de la masse d'air. Le maximum de dynamisme transite donc par l'Angleterre et le Royaume-Uni. La difficulté vient du fait que les cirrus de Norysk déborde déjà et sont à une altitude folle pour la saison, masquant partiellement la scène.
De plus, l'asséchement est tellement marqué que l'Angleterre expérimente localement un ciel clair (à comparer avec les radiosondages présentés un peu plus loin).
Le sommet des nuages sur la France à 12 UTC a un aspect "grumeleux" qui indique la puissance des ascendances et le cisaillement d'altitude. C'est un autre marqueur d'une situation particulièrement dynamique.
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| Image composé des canaux IR et visible montrant en rosé les nuages d'altitude, en bleu très clair les nuages de moyenne altitude et en blanc cassé les nuages de surface. Image du 30 Janvier à 09 UTC. Source : http://www.woksat.info/wos.html |
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| Image composé des canaux IR et visible montrant en rosé les nuages d'altitude, en bleu très clair les nuages de moyenne altitude et en blanc cassé les nuages de surface. Image du 30 Janvier à 12 UTC. Source : http://www.woksat.info/wos.html |
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| Image composé des canaux IR et visible montrant en rosé les nuages d'altitude, en bleu très clair les nuages de moyenne altitude et en blanc cassé les nuages de surface. Image du 30 Janvier à 15 UTC. Source : http://www.woksat.info/wos.html |
La vue plus large de 12 UTC confirme ces éléments. On note l'aberration qu'est Norysk sur l'Atlantique, avec des sommets nuageux qui dépassent les 14 000 mètres... Plus débile que ça, tu meurs. Le bouclier de cirrus aborde déjà le continent, l'image étant ainsi faite qu'on peut voir par transparence à travers ces cirrus surplombant tout le monde. On peut ainsi deviner que le bord d'attaque de l'anomalie se poursuit même sous les cirrus, vers la Bretagne et plus loin l’Irlande, même si elle perd de sa netteté alors. Sur l’Écosse, une dépression faiblement active tournicote. Un petit front occlus s'enroule en écharpe autour, et quelques cellules convectives ouvertes complètent le paysage. Sur l'Europe, la masse nuageuse de l'anafront froid se distingue mais visuellement sur le satellite on ne note aucune caractéristique vraiment remarquable.
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| Image composé des canaux IR et visible montrant en rosé les nuages d'altitude, en bleu très clair les nuages de moyenne altitude et en blanc cassé les nuages de surface. Image du 30 Janvier à 09 UTC. Source : http://www.infoclimat.fr/cartes-meteo-temps-reel-images-satellites-infrarouge-visible-haute-resolution.html |
Plus intéressant sans doute est l'image masse d'air RGB. Elle combine les canaux ozone, vapeur d'eau, et infra rouge, pour mieux mettre en évidence les anomalies d'altitudes et les masses d'airs. Cela indique donc l'enfoncement de tropopause. La dominante plutôt bleu violet indique une masse d'air froide. Par contre, sur l'Irlande et l'Angleterre on note une teinte plus rouge, qui indique l'anomalie d'altitude qui vient s'enfoncer en coin dans la masse nuageuse sur le continent. On note que cette anomalie a une grande extension horizontale, et elle s'enroule tout du long sur l'Atlantique, depuis le Groenland jusqu'à notre beau pays. On note également, même si ce n'est pas en rapport direct avec le sujet, les teintes rouges à nouveau au dessus du Maghreb. C'est une anomalie d'altitude qui s'était isolée au passage de Leonie et qui continue de tourner en rond sur place. On note aussi l'arrivé par l'Atlantique de Norysk-Henry-Z (toujours lui...) qui ramène de l'air excessivement doux et humide pour la saison, visible par les teintes vertes sur l'Océan.
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| Image composé des canaux IR, vapeur d'eau, et ozone, montrant en rouge les anomalies d'altitude, en bleu les régions froides et en vert les régions chaudes. Image du 30 Janvier à 12 UTC. Source : http://www.infoclimat.fr/cartes-meteo-temps-reel-images-satellites-infrarouge-visible-haute-resolution.html |
Pour montrer de manière encore plus net cette anomalie, nous pouvons regarder l’imagerie vapeur d'eau. Le problème, à nouveau, est le débordement du bouclier de cirrus qui surplombe le bord d'attaque de l'anomalie, qui est moins nettement visible. On note cependant à nouveau que l'anomalie travers l'Irlande et l'Angleterre et vient jouer son rôle de bulldozer.
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| Image vapeur d'eau à 12 UTC. En bleu-vert les régions sèches, et en jaune-orangé les régions humides en moyenne et haute troposphère. Source : http://www.infoclimat.fr/cartes-meteo-temps-reel-images-satellites-infrarouge-visible-haute-resolution.html |
Il est notable qu'il serait préférable de regarder des animations et il faut avoir le réflexe de faire une animation. La voici :
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| Animation d'images, de 06 UTC à 18 UTC. Images composé des canaux IR, vapeur d'eau, et ozone, montrant en rouge les anomalies d'altitude, en bleu les régions froides et en vert les régions chaudes. Image du 30 Janvier à 09 UTC. Source : http://www.infoclimat.fr/cartes-meteo-temps-reel-images-satellites-infrarouge-visible-haute-resolution.html |
La qualité est un peu détruite par la conversion JPG - GIF mais le GIF, c’est robuste...La progression de l'anomalie d'altitude se voit nettement, partant du Groenland, elle s'enfonce progressivement vers le Sud et soulève la masse nuageuse à l'avant. On peut aussi noter la dominante verte sur la France en matinée, ce qui indique la présence d'air chaud et humide. C'est la bande transporteuse chaude qui se laisse deviner, avant qu'elle ne finisse totalement sous le front.
Données de Lille-Lesquin
Nous pouvons étudier le passage de ce front froid dans une ville particulière, pour mettre en évidence la séquence des événements. Prenons le cas de la station de Lille-Lesquin. L'évolution des paramètres pour cette station est tout à fait caractéristique. Jusque vers 11h00 UTC, nous avons un régime pour ainsi dire stationnaire. Les températures sont douces, le point de rosée est élévée, et il pleut faiblement dans le secteur chaud. Le vent est de secteur Sud-Ouest (direction 210°C) particulièrement fort avec des rafales à 18 m/s (soit pratiquement 70 km/h). C'est la bande transporteuse chaude qui passe. La pression tombe comme une pierre, en cohérence avec le vent très fort. À 11h00 UTC, on note une brusque remontée de la pression, et le vent commence à virer. C'est alors que passe la bande étroite. Il tombe en l'espace de 20 minutes, environ 2.2 millimètres de pluie avec une pointe vers 11h05 au delà de 14 mm/h. Autant dire que cela rince... La pression effectue ce qu'on appelle parfois un crochet, c'est-à-dire une forte et brève remontée après une chute continue. Puis on note une brève accalmie à l'arrière immédiat de la bande étroite de front froid. Il cesse de pleuvoir l'espace d'un quart d'heure. La température et le point de rosée sont quand à eux en chute libre. Vers 11h30 UTC, la pluie reprend, modérée. C'est la bande large de front froid. La bande étroite est plus performante sur la durée. Ainsi les intensité de pluies sont plus faibles (de l'ordre de 2 ou 3 mm/h ) mais elle dure jusqu'à 13h00 UTC. Ainsi il tombe entre 11h30 et 13h00 UTC 3.2 millimètres. Notons aussi la relativement bonne corrélation de la pression et de la température. La pression augmente avec la baisse de la température et du point de rossée ; puis diminue avec leur hausse respective. Elle forme ainsi une petite "bosse" de fortes pressions entre 12h00 UTC et 12h30 UTC. C'est la piscine d'air froid, formée par l'évaporation des précipitations. Le vent quand à lui s'est nettement calmé. Il a subi une rotation très marqué, passant de Sud-Ouest (210°) à Nord-Ouest (300°) en l'espace d'une heure. Puis il revient progressivement plus à l'Ouest, tout en continuant à faiblir nettement. Après 14h UTC, le front froid a évacué la région et l'évolution des paramètres à la station n'est alors plus pilotée par cette structure.
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| Précipitations en dixième de millimètre -courbe verte-, température en °C -courbe bleue-, point de rosée en degrés Celsius -courbe orange- sur l'échelle de gauche ; pression en hectopascals -courbe violette- sur l'échelle de droite ; à la station de Lille-Lesquin le 30 Janvier 2016. |
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| Précipitations en dixième de millimètre -courbe verte-, température en °C -courbe bleue-, point de rosée en degrés Celsius -courbe orange- sur l'échelle de gauche ; pression en hectopascals -courbe violette- sur l'échelle de droite ; à la station de Lille-Lesquin le 30 Janvier 2016. |
Radiosondages
Il existe une autre source d'observations intéressante que sont les radiosondages (souvent délaissés malheureusement). Par chance, la station de Trappes a réalisé un sondage alors que le front était à peine plus au Nord-Ouest. Ainsi, le sondage a pu mesuré les conditions dans la bande transporteuse chaude, et offre des données intéressantes à étudier. Malheureusement, MétéoFrance réalise de nos jours leurs radiosondages comme des branques -pour rester poli- et il faudra s'en contenter.
Nous allons commencer dans le secteur chaud puis remonter vers le Nord-Ouest pour traverser le front. À Idar-Oberstein, largement à l'avant du front froid, nous avons un radiosondage typique d'un secteur chaud. Le courant jet de basses couches commence déjà à se dessiner, mais pour l'instant la ville reste à l'écart du dynamisme du front froid. On note simplement la présence d'une saturation de basses couches, qui indiquent la présence d'une solide chape de stratocumulus. Rien que du très classique pour la saison. Cette chape de stratocumulus a pu donner quelques précipitations préfrontales par épaisseur.
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| Radiosondage atmosphérique effectué à Idar-Oberstein, Allemagne, le 30 Janvier à 12 UTC. Données mises en forme par l'université du Wyoming : http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html |
On note sur le radiosondage une tropopause haute pour l'époque de l'année, vers 10 500 mètres d'altitude. On note aussi un profil pratiquement saturé sur la profondeur, ce qui se traduit par une colonne d'air fortement chargé en humidité avec un contenu en eau précipitable d'un peu plus de 20 millimètres. On note également un très puissant jet de basses couches, avec un maximum à 850 hPa (1449 mètres exactement à Trappes ce jour) de pratiquement 120 km/h. Cela commence à booster...
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| Radiosondage atmosphérique effectué à Trappes, France le 30 Janvier à 12 UTC. Données mises en forme par l'université du Wyoming : http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html |
Au même instant, Essen est aussi aux prises avec le jet de basses couches. Les deux sondages sont très similaires. La tropopause est là aussi rejeté vers 10 500 mètres, le jet de basses couches dépassent les 110 km/h et le profil est extrêmement humide pour la saison et la station avec un contenu en eau précipitable de pratiquement 18 millimètres.
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| Radiosondage atmosphérique effectué à Essen, Allemagne, le 30 Janvier à 12 UTC. Données mises en forme par l'université du Wyoming : http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html |
À ce moment, le front se déplace en gros à 310° pour 15 m/s. Avec un peu de trigo -en espérant que votre serviteur ne se soit pas planté...- on peut calculer le vent relatif à la pente frontale. Le résultat est présenté ci-dessous. Une valeur négative indique que dans le repère lié au front, le vent fonce sur ce dernier. Au contraire, une valeur positive indique que le vent s'en éloigne. On note sur les deux diagrammes que le vent relatif au front est maximum en surface et décroit rapidement avec l'altitude. D'une part, cela indique une convergence de basses couches qui renforce le front. D'autre part, d'après la théorie de la roue, le vent tendra alors à tourner dans le sens horaire relativement au front. Et donc, en liaison avec le tourbillon de la piscine d'air froid, cela peut forcer les ascendances.
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| Composante du vent horizontale perpendiculaire au front dans un référentiel lié à ce dernier. Données calculées pour Essen, Allemagne. |
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| Composante du vent horizontale perpendiculaire au front dans un référentiel lié à ce dernier. Données calculées pour Trappes, France |
Si nous regardons les radiosondages un peu en arrière du front, nous avons là aussi de quoi dire. À Nottingham, on note l'enfoncement spectaculaire de la tropopause, qui tombe vers 6 900 mètres. C'est à comparer à l'image satellite qui montrait un vigoureux enfoncement de tropopause. On retrouve également une grosse poche d'air froid et sec entre 450 et 600 hPa. C'est la signature de la bande convoyeuse chaude et de l'enfoncement de troposphère. Entre 400 et 450 hPa il reste une mince couche d'air relativement plus chaud et humide qui pourrait être l'intrusion d'air plus chaud et humide poussé par Norysk - Henry - Z (et qui apportera quelques fameux record en Europe, pour pas changer...).
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| Radiosondage atmosphérique effectué à Nottingham, Royaume-Uni, le 30 Janvier à 12 UTC. Données mises en forme par l'université du Wyoming : http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html |
L'enfoncement de tropopause et l'intrusion d'air sec concerne alors toute l'Angleterre. Ici à Albermale, au Nord de Nottingham, la tropopause est un peu plus haute, autour de 7500 mètres, mais reste dans l'absolu assez basse.
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| Radiosondage atmosphérique effectué à Albermale, Royaume-Uni, le 30 Janvier à 12 UTC. Données mises en forme par l'université du Wyoming : http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html |
À cet égard, le sondage de Camborne est intéressant car le front est déjà passé, mais l'enfoncement de tropopause n'est pas encore arrivé.
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| Radiosondage atmosphérique effectué à Camborne, Royaume-Uni, le 30 Janvier à 12 UTC. Données mises en forme par l'université du Wyoming : http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html |
Données modèles
Les modèles vont permettre de rassembler ces éléments pour tracer le déroulé de la frontogenèse. Le 30 Janvier à 00 UTC, nous avons donc le cyclone Marita-Gertrude-Y qui s'éloigne, laissant derrière lui une zone barocline qui a déjà un début d'ondulation :
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| Situation en pression mer (traits continues blancs) et thêta E à 850 hPa (vers 1500 mètres) le 30 Janvier à 00 UTC (01h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
Dans le même temps, en cohérence avec les images satellites que nous avons décortiqué, nous notons la descente vers le Sud d'un profond thalweg dynamique et thermique à 500 hectopascals.
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| Situation en géopotentiel 500 hPa (en décamètres) et température 500 hPa (en °C) le 30 Janvier à 00 UTC (01h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
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| Situation en géopotentiel 500 hPa (en décamètres) et température 500 hPa (en °C) le 30 Janvier à 06 UTC (07h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
À 12 UTC, le coin du thalweg s'enfonce sur la Normandie. Notons que l'anomalie s'étend depuis le Groenland jusqu'aux Îles Britanniques, en cohérence avec l'image satellite et les radiosondages. À ce thalweg est associé une puissante anomalie de tropopause, avec un enfoncement de l'air stratosphérique vers le Sud et le sol.
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| Situation en géopotentiel 500 hPa (en décamètres) et température 500 hPa (en °C) le 30 Janvier à 12 UTC (13h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
Tandis qu'à 18 UTC il s'évacue déjà et laisse place à la monumentale anomalie douce de Norysk-Henry-Z :
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| Situation en géopotentiel 500 hPa (en mètres) et température 500 hPa (en °C) le 30 Janvier à 18 UTC (19h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
Pour illustrer un aspect particulier de ce dynamisme, nous pouvons revenir à ce que nous disions sur l'advection de tourbillon. Quand l'advection de tourbillon est positive elle implique de la divergence. Au contraire, quand l'advection de tourbillon est négative, elle implique de la convergence. Nous allons étudier les advections de tourbillons à 500 hPa et 300 hPa le 30 Janvier à 12 UTC.
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| Situation en géopotentiel 500 hPa (en mètres) et advection de tourbillon (1/h²) le 30 Janvier à 12 UTC (13h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
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| Situation en géopotentiel 300 hPa (en mètres) et advection de tourbillon (1/h²) le 30 Janvier à 12 UTC (13h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
Les données modèles vont nous être utiles pour effectuer une coupe transversale à travers le front, le 30 Janvier à 12 UTC. La coupe se fait dans le sens de déplacement, donc l'arrière du front sera sur la gauche et l'avant sur la droite. Nous partirons des données du modèle états-unien GFS. L'axe de coupe est indiqué dans la petite carte en bas à gauche par le trait plein noir. Nous commencerons par une coupe verticale selon la verticale de la θ'w, une température corrigée de l'altitude et de l’humidité en quelque sorte. Les couleurs chaudes indiquent des valeurs chaudes, et réciproquement. La pente frontale suit approximativement l'iso 23°C. Pour la règle générale, pour un front chaud ou froid, il faut se placer du côté chaud du plus fort gradient et prendre une valeur qui atteint la surface évidement.
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| Coupe transversale en θ'w selon l'axe indiqué en noir sur la carte en bas à gauche. Données du modèle états-unien GFS. Source : www.meteociel.fr |
Nous pouvons ensuite regarder le vent transversal à la coupe, c'est-à-dire le vent qui traverse la coupe. Nous pouvons noter la présence d'un maximum près de la surface juste en avant la limite frontale décrit précédemment. C'est le jet de basses couches. En altitude, le jet polaire est également présent. On note qu'il est en retrait du jet de surface, et il est sur le bord d'attaque de l'anomalie de tropopause. La zone de vent négatif derrière n'a pas de signification particulière, elle est liée à la situation du moment mais n'interfère pas avec le front, l'axe de coupe étant assez large.
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| Coupe transversale en vent transversal selon l'axe indiqué en noir sur la carte en bas à gauche. Données du modèle états-unien GFS. Source : www.meteociel.fr |
En lien avec ces deux éléments, la vitesse vertical. Nous notons deux pôles de convections. Le premier, sous 700 hPa est qui pointe au maximum à -50 ou -60 hPa / h (soit de l'ordre de 20 cm/s d'ascendances, mais le modèle sous estime sans doute), correspond à la bande étroite de front froid. Ces ascendances prennent place dans la région où la pente frontale est pratiquement verticale, juste après le courant jet de basses couches. On note un pôle de subsidence à 12 hPa / h juste à côte rappelle que les subsidences ne sont pas loin et peuvent justifier un creux temporaire de précipitations après la bande étroite. Puis en altitude, nous avons une zone d'ascendances qui s'étire vers l'arrière du front (donc vers la gauche). Cette zone d'ascendance présente deux maximums, un à -55 hPa / h vers 600 hPa et un autre à -20 hPa / h vers 400 hPa. Ce sont les ascendances de la bande large de front froid. Notons que les ascendances suivent parfaitement bien la pente frontale précédemment définie. Nous retrouvons également les zones de subsidences sous le front froid.
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| Coupe transversale en ω selon l'axe indiqué en noir sur la carte en bas à gauche. Données du modèle états-unien GFS. Source : www.meteociel.fr |
Situation du 02 Février 2016
Analyse synoptique de surface
Le 02 Février, un autre cas d'anafront froid se présente à nouveau en flux d'Ouest. L'exposé sera plus bref, maintenant que sommes rodés. Le 01er Février à minuit UTC, Marita I et II-Gertrude-Y se trouve donc sur la Scandinavie. Le minimum lapon à 971 hPa est Marita I-Gertrude, le minimum norvégien à 971 hPa est Marita II. Sur l'Atlantique, le minimum à 950 hPa est Norysk-Henry-Z, qui apporte un front chaud immense s'étirant du Sud de l'Islande à l'Allemagne et des records à sa démesure
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| Situation en pression mer (traits continues blancs) et thêta E à 850 hPa (vers 1500 mètres) le 01er Février à 00 UTC (01h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
Le 02 à minuit UTC, la pression au sein de Norysk est remontée à 965 hPa. Son front froid reste par contre actif, tendu des Açores à la Baltique. Le gradient thermique passe en plus à travers le champ de pression. Le vent tend donc donc à advecter du froid depuis l’Atlantique, vers l'Europe.
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| Situation en pression mer (traits continues blancs) et thêta E à 850 hPa (vers 1500 mètres) le 02 Février à 00 UTC (01h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
Le 02 à 06 UTC, le front froid se coupe de la dépression. Météo France continue de le noter Z donc, puisque c'est la même onde thermique alors que la pression au sein de Norysk-Henry remonte à 968 hPa (si certains commencent à être perdu, se référer à la discussion sur le cas du 30 janvier).
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| Situation en pression mer (traits continues blancs) et thêta E à 850 hPa (vers 1500 mètres) le 02 Février à 06 UTC (07h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
Le 02 à 12 UTC, Norysk-Henry continue à perdre du punch. Sa pression remonte à 972 hPa. Pendant ce temps, le front froid se renforce visiblement, avec une accentuation de l'ondulation sur la France. C'est reparti pour un tour !
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| Situation en pression mer (traits continues blancs) et thêta E à 850 hPa (vers 1500 mètres) le 02 Février à 12 UTC (13h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
Le 02 à 18 UTC l'onde Z atteint son maximum d'activité. L'advection de la masse d'air maritime est très nettement visible sur la France, avec une plage verte qui s'enfonce en coin sur le centre du pays. Le vent, si on suit la logique (laissant les basses valeurs à main gauche et les hautes valeurs à main droite) devrait être d'Ouest sur le centre de la France. Cependant, l’approximation marche moins bien en surface et le frottement concourt à dévier le flux vers les basses valeurs. Ainsi le vent de surface est probablement Sud-Ouest, en pleine dans l'axe de l'advection maritime tropical. Les deux vont bien ensemble... On notera que Norysk-Henry gagne encore 2 hPa à 974 hPa. Cependant, il reste relativement vigoureux, sans doute plus forcé par l'activité convective que par la baroclinicité à proprement parler.
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| Situation en pression mer (traits continues blancs) et thêta E à 850 hPa (vers 1500 mètres) le 02 Février à 18 UTC (19h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
Le 03 Février à minuit UTC, le front commence à s'affaiblir à nouveau. Notons le relâchement du gradient de pression sur le Sud de la France et de l'Allemagne (visuellement, les isobares sont moins serrés). L'advection d'air froid se poursuit (le gradient de température étant toujours en plein travers du champ de pression) mais l'affaiblissement du gradient de pression implique un affaiblissement du vent, et donc de l'advection au final. Le front est bien en train de perdre de son jus.
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| Situation en pression mer (traits continues blancs) et thêta E à 850 hPa (vers 1500 mètres) le 03 Février à 00 UTC (01h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
En surface, nous confirmons ces éléments avec les observations du vent de surface et du point de rosé. À 12 UTC, on a le jet de basses couches associé à un axe de point de rosées élevés. La cassure du vent est parfois très net.
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| Vent observé à 10 mètres (barbules) et vitesse dudit vent (plage de couleur) le 02 Février à 12 UTC (13h00 locales heure de Bruxelles). Données des stations synoptiques et amateurs, mise en forme par Infoclimat. Source : http://www.infoclimat.fr/cartes/observations-meteo/temps-reel/temperature/france.html |
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| Points de rosée observés à 2 mètres du sol le 02 Février à 12 UTC (13h00 locales heure de Bruxelles). Données des stations synoptiques et amateurs, mise en forme par Infoclimat. Source : http://www.infoclimat.fr/cartes/observations-meteo/temps-reel/temperature/france.html |
À 15 UTC, le front a progressé vers le Sud. Le jet de basses couches c'est donc lui aussi décalé au Sud, avec l'axe d'humidité. On peut noter à quel point la trace frontale est aisé à retrouver.
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| Vent observé à 10 mètres (barbules) et vitesse dudit vent (plage de couleur) le 02 Février à 15 UTC (16h00 locales heure de Bruxelles). Données des stations synoptiques et amateurs, mise en forme par Infoclimat. Source : http://www.infoclimat.fr/cartes/observations-meteo/temps-reel/temperature/france.html |
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| Points de rosée observés à 2 mètres du sol le 02 Février à 15 UTC (16h00 locales heure de Bruxelles). Données des stations synoptiques et amateurs, mise en forme par Infoclimat. Source : http://www.infoclimat.fr/cartes/observations-meteo/temps-reel/temperature/france.html |
Images radars et satellites
Les données radars montrent la progression de cet anafront froid vers le Sud-Est, et la mise en place de la bande étroite de front froid et de la bande large de front froid. Les images sont chacune espacées d'une heure de temps sauf celle de 13 UTC qui est en fait à 13h15 UTC. À 09 UTC, le front n'est pas encore très bien structuré. Il est notable que ce n'est pas avant 11 UTC que les éléments se mettent réellement en place. Auparavant, une légère diffluence en mi troposphère contrecarre la structuration du front. Puis le front se renforce progressivement, et à 15 UTC la structure classique d'un anafront se dessine nettement. Il n'est certes pas follement actif, mais on a un autre cas intéressant. On peut aussi noter qu'à l'arrière du front froid nous avons la mise en place d'un régime d'averses, ce qui n'était pas le cas le 30 Janvier. Ce régime d'averses se note par l'aspect moucheté du radar, chaque tâche correspondant à une cellule.
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| Image composite radar pour l'Europe, le 30 Janvier à 11 UTC (12h locales heure de Bruxelles). Source : http://www.radareu.cz/ |
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| Image composite radar pour l'Europe, le 30 Janvier à 11 UTC (12h locales heure de Bruxelles). Source : http://www.radareu.cz/ |
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| Image composite radar pour l'Europe, le 30 Janvier à 11 UTC (12h locales heure de Bruxelles). Source : http://www.radareu.cz/ |
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| Image composite radar pour l'Europe, le 30 Janvier à 11 UTC (12h locales heure de Bruxelles). Source : http://www.radareu.cz/ |
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| Image composite radar pour l'Europe, le 30 Janvier à 11 UTC (12h locales heure de Bruxelles). Source : http://www.radareu.cz/ |
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| Image composite radar pour l'Europe, le 30 Janvier à 11 UTC (12h locales heure de Bruxelles). Source : http://www.radareu.cz/ |
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| Image composite radar pour l'Europe, le 30 Janvier à 11 UTC (12h locales heure de Bruxelles). Source : http://www.radareu.cz/ |
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| Image composite radar pour l'Europe, le 30 Janvier à 11 UTC (12h locales heure de Bruxelles). Source : http://www.radareu.cz/ |
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| Image composite radar pour l'Europe, le 30 Janvier à 11 UTC (12h locales heure de Bruxelles). Source : http://www.radareu.cz/ |
Et une petite animation pour mieux mettre en relief l'évolution (il y a eu quelques problèmes de cadrages à la sauvegarde des images...) :
Tandis que les images satellites mettent bien en évidence l'enfoncement de tropopause (teintes plutôt rouge) et le déferlement de l'air maritime polaire à l'arrière du front froid (teintes violacés). L'air maritime tropical étant quand à lui solidement établi sur l'Europe (teintes vertes). On peut noter un enfoncement de tropopause qui accompagne Norysk-Henry et maintient son activité convective. Pour le front qui nous concerne, on voit sa masse nuageuse avec les nuages à fort développement vertical (teintes bleutés) et une autre anomalie de tropopause, distincte de celle de Norysk-Henry, qui vient s'enfoncer vers le Sud.
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| Image composé des canaux IR, vapeur d'eau, et ozone, montrant en rouge les anomalies d'altitude, en bleu les régions froides et en vert les régions chaudes. Image du 02 Février à 09 UTC. Source : http://www.infoclimat.fr/cartes-meteo-temps-reel-images-satellites-infrarouge-visible-haute-resolution.html |
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| Image composé des canaux IR, vapeur d'eau, et ozone, montrant en rouge les anomalies d'altitude, en bleu les régions froides et en vert les régions chaudes. Image du 02 Février à 12 UTC. Source : http://www.infoclimat.fr/cartes-meteo-temps-reel-images-satellites-infrarouge-visible-haute-resolution.html |
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| Image composé des canaux IR, vapeur d'eau, et ozone, montrant en rouge les anomalies d'altitude, en bleu les régions froides et en vert les régions chaudes. Image du 02 Février à 15 UTC. Source : http://www.infoclimat.fr/cartes-meteo-temps-reel-images-satellites-infrarouge-visible-haute-resolution.html |
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| Image composé des canaux IR, vapeur d'eau, et ozone, montrant en rouge les anomalies d'altitude, en bleu les régions froides et en vert les régions chaudes. Image du 02 Février à 18 UTC. Source : http://www.infoclimat.fr/cartes-meteo-temps-reel-images-satellites-infrarouge-visible-haute-resolution.html |
Une vue en fausses couleurs permet d'apprécier la subsidence à l'arrière de l'anomalie, qui à nouveau assèche complétement le Royaume-Uni (à comparer avec les radiosondages présentés un peu plus loin). Ce dernier se retrouve sans un nuage par endroit. Le bord d'attaque de l'anomalie est cependant moins marqué que le 30 Janvier 2016.
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| Image composé des canaux IR et visible montrant en rosé les nuages d'altitude, en bleu très clair les nuages de moyenne altitude et en blanc cassé les nuages de surface. Image du 02 Février à 12 UTC. Source : http://www.woksat.info/wos.html |
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| Image composé des canaux IR et visible montrant en rosé les nuages d'altitude, en bleu très clair les nuages de moyenne altitude et en blanc cassé les nuages de surface. Image du 02 Février à 15 UTC. Source : http://www.woksat.info/wos.html |
Et l'animation qui montre l'évolution permet de rassembler ces éléments.
Données de Charleville-Mézières et radiosondages
Les données prises tout du long à Charleville-Mézières viennent confirmer le passage d'un anafront froid. Quelques faibles précipitations préfrontales sous le stratocumulus sont présentes, avec un fort vent de Sud-Ouest et des températures douces. À 15 UTC, la bande étroite passe avec son crochet de précipitations, le vent qui vire, et la température qui se prend un gadin. Puis la bande large circule, avec des précipitations continues mais plus modérées, des températures qui baissent doucement, une pression qui remonte et un vent de Nord-Ouest qui a bien faibli.
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| Précipitations en dixième de millimètre -courbe verte-, température en °C -courbe bleue-, point de rosée en degrés Celsius -courbe orange- sur l'échelle de gauche ; pression en hectopascals -courbe jaune- sur l'échelle de droite ; à la station de Charleville-Mézières le 02 Février. |
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| Précipitations en dixième de millimètre -courbe verte-, température en °C -courbe bleue-, point de rosée en degrés Celsius -courbe orange- sur l'échelle de gauche ; pression en hectopascals -courbe violette- sur l'échelle de droite ; à la station de Charleville-Mézières le 02 Février 2016. |
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| Radiosondage atmosphérique effectué à Payerne, Suisse, le 02 Février à 12 UTC. Données mises en forme par l'université du Wyoming : http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html |
À Trappes et Beauvechain, c'est au contraire un sondage de corps perturbé avec un jet de basses couches.
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| Radiosondage atmosphérique effectué à Beauvechain, Belgique le 02 Février à 12 UTC. Données mises en forme par l'université du Wyoming : http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html |
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| Radiosondage atmosphérique effectué à Trappes, France, le 02 Février à 12 UTC. Données mises en forme par l'université du Wyoming : http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html |
À Camborne, l'intrusion d'air sec est déjà nette mais la tropopause ne s'est pas encore enfoncé.
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| Radiosondage atmosphérique effectué à Camborne, Royaume-Uni, le 02 Février à 12 UTC. Données mises en forme par l'université du Wyoming : http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html |
Tandis qu'à Nottingham et à Albermale on note la très forte subsidence et la très basse tropopause. À Nottingham en particulier, la tropopause cherche à tomber à 6 000 mètres...
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| Radiosondage atmosphérique effectué à Nottingham, le 02 Février à 12 UTC. Données mises en forme par l'université du Wyoming : http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html |
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| Radiosondage atmosphérique effectué à Albermarle, Royaume-Uni, le 02 Février à 12 UTC. Données mises en forme par l'université du Wyoming : http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html |
Données modèles
Le dynamisme est ici moins vigoureux. On suit le transit du thalweg thermique et dynamique à 500 hPa qui vient bousculer la masse d'air et la soulever selon les mécanismes explicités précédemment.
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| Situation en géopotentiel 500 hPa (en mètres) et température 500 hPa (en °C) le 02 Février à 00 UTC (01h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
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| Situation en géopotentiel 500 hPa (en mètres) et température 500 hPa (en °C) le 02 Février à 06 UTC (07h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
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| Situation en géopotentiel 500 hPa (en mètres) et température 500 hPa (en °C) le 02 Février à 12 UTC (13h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
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| Situation en géopotentiel 500 hPa (en mètres) et température 500 hPa (en °C) le 02 Février à 18 UTC (19h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
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| Situation en géopotentiel 500 hPa (en mètres) et température 500 hPa (en °C) le 03 Février (01h00 locales heure de Bruxelles). Données d'analyse du modèle états-unien GFS. Source de l'image : http://www1.wetter3.de/Archiv/ |
L'intérêt ici est de regarder la coupe à travers le front pour le modèle Arôme -ce qui n'avait pas été fait par votre serviteur le 30 Janvier ...-. C'est un modèle beaucoup plus fin et il c'est un modèle non hydrostatique, donc il peut mieux rendre compte des ascendances et subsidences dans le cas d'un courant de densité par exemple.
À 12 UTC, la pente frontale suit l'iso-26°C (la pente frontale est toujours du côté chaud du plus fort gradient) tandis que les ascendances atteignent 100 hPa / h soit environ 35 centimètres par seconde. On note que les ascendances sont nettement identifiables entre bande étroite et bande large.
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| Coupe transversale en θ'w selon l'axe indiqué en noir sur la carte en bas à gauche. Données du modèle français Arôme. Source : www.meteociel.fr |
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| Coupe transversale en ω selon l'axe indiqué en noir sur la carte en bas à gauche. Données du modèle français Arôme. Source : www.meteociel.fr |
À 15 UTC, le front a progressé vers le Sud-Est tout en restant très actif.
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| Coupe transversale en θ'w selon l'axe indiqué en noir sur la carte en bas à gauche. Données du modèle français Arôme. Source : www.meteociel.fr |
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| Coupe transversale en ω selon l'axe indiqué en noir sur la carte en bas à gauche. Données du modèle français Arôme. Source : www.meteociel.fr |
À 18 UTC, le front continue de progresser vers le Sud-Est.
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| Coupe transversale en θ'w selon l'axe indiqué en noir sur la carte en bas à gauche. Données du modèle français Arôme. Source : www.meteociel.fr |
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| Coupe transversale en ω selon l'axe indiqué en noir sur la carte en bas à gauche. Données du modèle français Arôme. Source : www.meteociel.fr |
Conclusion
Nous avons ébauché ce que pouvait être la bande étroite de front froid, un élément des anafronts froids et sans doute une des structures les plus remarquables des cyclones extratropicaux. Ce 30 Janvier, elle s'est simplement traduit par du vent fort et de la pluie. Elle peut cependant être associée à des phénomènes bien plus destructeurs. Des violentes rafales de plus de 100 km/h et de la grêle ont déjà été rapporté à travers le monde en association avec cette structure. À l'extrême, quand la mécanique de petite échelle domine franchement et que l'air est marginalement instable, la différence avec les lignes de grains peut devenir particulièrement ténue.
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