Plan

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Plan

• 1. Les différentes échelles de latmosphère
• 2. Sources dénergies nécessaires à la formation
  des ondes équatoriales et des perturbations
  tropicales
• 3. Climats tropicaux déchelle régionale
• 4. Ondes équatoriales piégées et oscillations
  déchelle planétaire (MJO,QBO)
• 5. Modèles conceptuels de perturbations
  tropicales déchelle synoptique de lhémisphère
  dété
• 6. Interactions entre tropiques et moyennes
  latitudes
• 7. El Niño

2
Chap 4. Ondes équatoriales piégées et
oscillations déchelle planétaire
Quel intérêt en prévision ?

• Source de prédictabilité de latmopshère
  tropicale au-delà du cycle diurne.
• Les ondes équatoriales modulent lactivité de la
  convection profonde de la ZCIT et de la ZCPS
  (Zone de Convergence du Pacifique Sud)

3
Chap 4. Ondes équatoriales piégées et
oscillations déchelle planétaire
4.1 Les ondes équatoriales piégées 4.2 Les
oscillations tropicales déchelle planétaire
4.2.1 LOscillation de Madden-Julian (MJO)
4.2.2 LOscillation Quasi-Biennale
(QBO) 4.3 Pertinence des ondes tropicales
déchelle synoptique à intrasaisonnière en
prévision
sommaire général
4
4.1 Les ondes équatoriales piégées

• Dans latmosphère tropicale, il existe une
  infinité dondes piégées mais ce cours traite
  uniquement des ondes qui modulent la convection
  profonde. En effet, certaines ondes équatoriales
  modifient la structure du vent sans moduler la
  convection (environnemment non favorable etc.)

• Guide donde équatorial les ondes équatoriales
  prennent naissance entre 12N-12S et leur signal
  disparaît très rapidement au-delà de 20 doù
  leur appellation d ondes piégées .

sommaire chap.4
5
4.1 Les ondes équatoriales piégéesOLR traceur
de la convection

• En climatologie, le meilleur traceur pour
  repérer la convection profonde est lOLR (
  Outgoing Longwave Radiation).
• LOLR se comporte comme le rayonnement
  infra-rouge si bien quune anomalie négative
  dOLR correspond à un renforcement de la
  convection profonde.
• La variance dOLR est utilisée pour
  indiquer la modulation de la convection profonde
  par un phénomène ondulatoire.

sommaire chap.4
6
4.1 Les ondes équatoriales piégées
Figure montrant la variance dOLR pour toutes les
ondes équatoriales de période supérieure à 1.25
jours (i.e hors cycle diurne). La variance de la
MJO est aussi incluse.
Distribution des variances dOLR pour des
fréquences et longueur donde déchelle
synoptique et planétaire. Lintervalle des
contours est de 150 W2/m4 Source Wheeler et
Kiladis, 99

• Maximum de variance -dans lhémisphère dété
• -surtout de lOcean Indien au
  Pacifique Ouest

sommaire chap.4
7
4.1 Les ondes équatoriales piégées onde de
Kelvin équatoriale
Distribution des variances dOLR pour des
fréquences et longueur donde dans la bande
filtrée pour londe de Kelvin équatoriale.
Lintervalle des contours est de 150 W2/m4 Source
Wheeler et Kiladis, 99

• Origine de londe de Kelvin convection
  profonde pendant qq semaines à léquateur
• Module la convection profonde entre 7N-7S avec
  un pic à léquateur
• Explique 10 du total de variance dOLR le long
  de léquateur, surtout de février à août
• Période de londe 15-20 jours
• Vitesse de phase 15 à 20 m/s

sommaire chap.4
8
4.1 Les ondes équatoriales piégées onde de
Rossby équatoriale (ER)
Distribution des variances dOLR pour des
fréquences et longueur donde dans la bande
filtrée pour londe de Rossby équatoriale.
Lintervalle des contours est de 150 W2/m4 Source
Wheeler et Kiladis, 99

• Origine de londe de Rossby convection
  profonde pendant qq semaines à léquateur
• Module la convection profonde entre 7 et 15 de
  latitude avec un pic à 10
• Explique 7 du total de variance dOLR à 10 de
  latitude de lOcéan Indien au Pacifique Ouest
  (ZCIT et ZCPS sont concernés), surtout de
  novembre à mars
• Période de londe 15-20 jours
• Vitesse de phase - 5 m/s

sommaire chap.4
9
4.1 Les ondes équatoriales piégées onde Mixte
de Rossby-Gravité (MRG)
Distribution des variances dOLR pour des
fréquences et longueur donde dans la band
filtrée pour la MRG. Lintervalle des contours
est de 150 W2/m4 Source Wheeler et Kiladis, 99

• Origine de londe de Rossby convection
  profonde pendant qq semaines à léquateur
• Module la convection profonde entre 3 et 10 de
  latitude (la MRG est une onde plus piégée que
  londe ER) avec un pic vers 7.5
• Explique seulement 4 du total de variance dOLR
  à 7.5 de latitude autour de la ligne de
  changement de date (ZCIT et ZCPS concernés),
  surtout de septembre à novembre
• Période de londe 4-5 jours
• Vitesse de phase -23 m/s

sommaire chap.4
10
4.1 Les ondes équatoriales piégées ondes de
gravité
Parmi linfinité dondes de gravité présentes
dans latmosphère, voici les trois principales
qui modulent significativement la convection
profonde sur une échelle synoptique

• Une onde de gravité se déplaçant vers lEst
  (Eastwards Inertial Gravity) ayant pour acronyme
  EIG. Londe EIG explique 4 du total de variance
  dOLR à 7.5 autour de la Ligne de Changement de
  Date (LCD)
• Une onde de gravité se déplaçant vers lOuest
  (Westwards Inertial Gravity de mode méridien 1)
  ayant pour acronyme WIG1. Londe WIG1 explique 6
  du total de variance dOLR le long de léquateur
  de lhémisphère Est du globe
• Une onde de gravité se déplaçant vers lOuest
  (de mode méridien 2). Londe WIG2 explique
  seulement 2 du total de variance dOLR à 5 de
  latitude sur lhémisphère Est du globe

rappel le mode méridien de londe est
élévé, le piégeage en latitude est important
sommaire chap.4
11
Chap 4. Ondes équatoriales piégées et
oscillations déchelle planétaire
4.1 Les ondes équatoriales piégées 4.2 Les
oscillations tropicales déchelle planétaire
4.2.1 LOscillation de Madden-Julian (MJO)
4.2.2 LOscillation Quasi-Biennale
(QBO) 4.3 Pertinence des ondes tropicales
déchelle synoptique à intrasaisonnière en
prévision
sommaire général
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4.2.1 L Oscillation de Madden-Julian (MJO)
Principales caractéristiques de la MJO

• En 1971, Madden et Julian signale sur lîle de
  Canton (Pacifique équatorial Ouest) des
  variations quasi-périodique de 2-3 m/s pour le
  vent zonal en surface et de 0.7 hPa pour la
  pression de surface.
• Au final, cette oscillation périodique de vent
  et de pression module la convection profonde de
  lOcéan Indien au Pacifique Ouest (soit 50 de la
  surface des tropiques) sur une échelle
  intrasaisonnière (période de 40-50 jours).
• Cette oscillation se propage douest en est
• Cette oscillation est désignée sous le nom
  dOscillation de Madden-Julian (MJO)

sommaire chap.4
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4.2.1 Le cycle de la MJO

• njour
• 1 5
• 10
• 15
• 20
• 25
• 26 30
• 35

vitesse de phase des anomalies de vent
5 m/s (Afrique équatoriale) 5 m/s (Océan
Indien) 5 m/s (Indonésie) 5m/s (Pacifique
Ouest) 5 m/s (ligne ch. date) 10 à 15 m/s
(Pacifique Est.) 10 à 15 m/s (Amérique
Centrale) 10 to 15 m/s
(Atlantique)
En italique MJO inactive
Source Madden et Julian,1971.
sommaire chap.4
14
4.2.1 Variance dOLR liée à la MJO
Distribution des variances dOLR pour des
fréquences et longueur donde dans la bande
filtrée pour la MJO. Lintervalle des contours
est de 150 W2/m4 Source Wheeler et Kiladis, 99

• La MJO explique 10 to 15 du total de variance
  dOLR à 10 de latitude (latitude du
• signal maxi. de la MJO)
• La MJO se comporte comme une onde équatoriale
  piégée
• -pas de signal significatif au-delà de 20 de
  latitude
• -présente une structure mixte entre londe de
  Rossby Equatoriale (ER) et londe de Kelvin.
• Variabilité saisonnière de la MJO pic maxi en
  janvier-février

sommaire chap.4
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4.2.1 La MJO modèle conceptuel 3D

• Figure du haut
• montre la phase active de MJO à
• 90E Indecentre Océan Indien
• Phase de convection couplée avec
• - anomalies de vents dO. en surf.( 3 m/s)
• - baisse de pression de surface
• anomalies de vents dE. en haute tropo
• (- 6 m/s)
• Source Rui et Wang, 1990
• figure du bas
• (10 jours après la figure den haut)
• convection renforcée à 150E (Pacific O.)
• et convection inhibée pour la mousson indienne
  (90E)
• Source Rui et Wang, 1990

sommaire chap.4
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Chap 4. Ondes équatoriales piégées et
oscillations déchelle planétaire
4.1 Les ondes équatoriales piégées 4.2 Les
oscillations tropicales déchelle planétaire
4.2.1 LOscillation de Madden-Julian (MJO)
4.2.2 LOscillation Quasi-Biennale
(QBO) 4.3 Pertinence des ondes tropicales
déchelle synoptique à intrasaisonnière en
prévision
sommaire général
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4.2.2 Loscillation Quasi-Biennale (QBO)
principales caractéristiques
Évolution temporelle du vent zonal vers 9N après
filtrage des cycles annuels et semi-annuels.
Isotaches chaque 10m/s. En grisé, vent dO., en
blanc, vent dE. Source daprès Coy, 1979, 1980

• Décrite comme une alternance quasi-périodique de
  13 mois de vents dest suivi de 13 mois de vents
  douest au sein de la stratosphère (entre 23 et
  30 km) tropicale (entre 30N et 30S).
• Loscillation de vent apparaît vers 30 km (10
  hPa) puis se propage vers le bas à une vitesse de
  1km / mois.
• Dans la bande tropicale, la force des vents
  atteint un maximum de 20 m/s entre 10 et 40 hPa
  puis décroît dans les couches adjacentes et en
  direction des pôles.

sommaire chap.4
18
4.2.2 Loscillation Quasi-Biennale (QBO)
principales caractéristiques

• Influence de la phase de la QBO sur lintensité
  et/ou la fréquence des tempêtes tropicales
• Hypothèses sur lorigine de la QBO
• La zone équatoriale est favorable à la
  propagation verticale de lénergie des ondes de
  gravité équatoriales depuis la moyenne-troposphère
  vers la basse stratosphère
• puis laction combinée des ondes de Kelvin et MRG
  (signal maxi en basse strato.) permet de propager
  cette énergie (vitesse de groupe de sens opposé à
  la phase) jusquen moyenne-stratosphère où lon
  observe le signal maximum de la QBO.

Rappel pour savoir où se dirige lénergie dune
onde, il faut examiner le signe de la vitesse
de groupe
sommaire chap.4
19
Chap 4. Ondes équatoriales piégées et
oscillations déchelle planétaire
4.1 Les ondes équatoriales piégées 4.2 Les
oscillations tropicales déchelle planétaire
4.2.1 LOscillation de Madden-Julian (MJO)
4.2.2 LOscillation Quasi-Biennale
(QBO) 4.3 Pertinence des ondes tropicales
déchelle synoptique à intrasaisonnière en
prévision
sommaire général
20
4.3 Pertinence des ondes tropicales
déchelle synoptique à intrasaisonnière en
prévision

• En Australie, un filtrage en temps réel des
  anomalies dOLR liées à la MJO est réalisé dans
  un cadre semi-operationnel, et a sensiblement
  amélioré lanalyse et la réalisation de
  prévisions à moyenne échéance (i.e. au-delà de
  quelques jours)
• Le filtrage en temps réel des autres ondes est
  aussi utilisé, surtout pour lanalyse car pour la
  prévision elles ne sont pas assez signifiactives
  pour permettre une amélioration sensible (ER,
  Kelvin, MRG)
• Le site météo australien fournit une animation
  des anomalies dOLR filtrées pour la MJO, ER,
  Kelvin, MRG

sur le site, zonage en bleu convection
renforcée

sommaire chap.4
21
Et si vous désirez en savoir un peu plus sur la
théorie des ondes équatoriales, vous pouvez
visiter le site Web de lUFR
Chap 4. Ondes équatoriales piégées et
oscillations déchelle planétaire

• http//intra-ufr.enm.meteo.fr/pages/ufr/ressources
  /ressour_rech/biblio/biblio_index.htm

Chap.5 Perturbation tropicale dété
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Variance dOLR liée à londe EIG
Distribution des variances dOLR pour des
fréquences et longueur donde dans la band
filtrée pour londe EIG. Lintervalle des
contours est de 150 W2/m4 Source Wheeler et
Kiladis, 99

• Londe EIG explique 4 du total de variance
  dOLR à 7.5 autour de la Ligne de Changement de
  Date (LCD)

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Variance dOLR liée à londe WIG1
Distribution des variances dOLR pour des
fréquences et longueur donde dans la band
filtrée pour londe WIG1. Lintervalle des
contours est de 150 W2/m4 Source Wheeler et
Kiladis, 99

• Londe WIG1 explique 6 du total de variance
  dOLR le long de léquateur de lhémisphère Est
  du globe

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Variance dOLR liée à londe WIG2
Distribution des variances dOLR pour des
fréquences et longueur donde dans la band
filtrée pour londe WIG2. Lintervalle des
contours est de 150 W2/m4 Source Wheeler et
Kiladis, 99

• Londe WIG2 explique seulement 2 du total de
  variance dOLR à 5 de latitude sur lhémisphère
  Est du globe

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Bibliographie chap. 4

• Coy, L., 1979 An unusually large westerly
  amplitude of the quasi-biennial oscillation. J.
  Atmos. Sci., Vol.36, p.174-176.
• Coy, L., 1980 Corrigendum. J. Atmos. Sci.,
  Vol.37, p.912-913
• Madden, R. A. et P. R. Julian, 1971 Detection
  of a 40-50 day oscillation in the zonal wind in
  the tropical Pacific. Journal of the Atmospheric
  Sciences, Vol.28, p. 702-708
• Rui, H., Wang, B., 1990 Development
  characteristics and dynamic strcuture of tropical
  intraseasonal convcetion anomalies. J. Atmos.
  Sci., Vol.47, p.357-379
• Wheeler, M., Kiladis, G., N., 1999
  Convectively coupled equatorial waves analysis
  of clouds and temperature int the
  wavenumber-frequency domain. J. Atmos. Sci.,
  Vol.56, p.374-399