Goutte d'air froid

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Une goutte froide ou goutte d’air froid désigne en météorologie un volume limité d’air froid qui est représenté, sur une carte météorologique, entouré d'isothermes fermés^[1]. On parle également de dôme froid ou dôme d'air froid bien que ces deux termes soient plus généraux et peuvent s'appliquer à des masses froides capturées sous de l'air plus chaud (blocage d'air froid) ou de la poche d'air froid dans une dépression en occlusion^[2].

Le diamètre d'une goutte froide peut varier de quelques centaines à un millier de kilomètres. L'air y est homogène et sans ligne de front le séparant des masses environnantes, tout en ayant une influence déterminante sur le temps. La goutte froide mène alors le plus souvent à une circulation atmosphérique de blocage où on assiste à la formation d'une dépression coupée d'altitude^[2]. Les gouttes froides hautes, entre 1 000 m et 10 000 m, sont des régions de faible stabilité, alors que les gouttes froides basses sont des zones d'air relativement stable^[1].

Une autre sorte de goutte froide est celle naissant à méso-échelle sous un orage ou une averse lorsque le cœur de précipitations et d'air frais des niveaux moyens de l'atmosphère descend vers le sol : étant plus froid que l'environnement, ils forment un dôme d'air froid très stable qui s'étale sous le nuage.

Goutte synoptique

Formation

Une dépression froide stationnaire, dans laquelle on retrouve une goutte froide, et la règle de Henry menant à son délogement.

La circulation atmosphérique propice à la formation d'une goutte froide est un creux barométrique d'altitude ayant une forte composante nord-sud. L'air froid entraîné vers les régions méridionales finit par créer une dépression fermée à tous les niveaux, en marge de la circulation générale, et surmontée d'un dôme d'air froid.

Bien que ce schéma puisse se produire en toute saison, on le retrouve surtout au printemps et en automne lorsqu'une masse d'air polaire est amenée vers les régions plus méridionales par le courant-jet se déplaçant entre 5 et 9 km d'altitude. Ce phénomène occasionnel peut se produire partout dans les latitudes moyennes, entre autres sur la Côte d'Azur, la côte méditerranéenne espagnole et les Grands Lacs d'Amérique du nord en avril et octobre.

Si la goutte se trouve près du sol, on obtient une inversion de température et des nuages stratiformes de faible extension verticale. Lorsque cet air passe au-dessus d'air plus chaud provenant d'un anticyclone plus au sud ou d'une source de chaleur locale, comme la mer dont l'eau est plus chaude que la température de la goutte, l'air est alors particulièrement instable et donne des nuages convectifs^[1].

Évolution

La dépression froide d'altitude peut persister de quelques jours à plus d'une semaine. Elle peut être absorbée dans la circulation générale alors qu'une autre se reforme au même endroit quelques jours plus tard. L'évolution et le déplacement d'une dépression froide, comme tout blocage météorologique, sont donc incertains parce qu'il s'agit d'une situation très stable. Pour déplacer ou absorber un tel système, il faut que le flux d'altitude qui descend vers lui soit très puissant et bien synchronisé : le problème est similaire à la dissipation des tourbillons dans le flot d'une rivière. La goutte d'air froid qui l'a formée peut donc persister au-dessus d'une région assez longtemps.

Les météorologues ont développé la règle d'Henry, avant le développement des modèles de prévision numérique du temps, qui donnait une méthode pour évaluer la possibilité de formation et de dissipation des dépressions coupées. Le développement des modèles numériques a fourni une méthode plus objective de prévision, mais ils ont eu longtemps tendance à ouvrir et absorber ces systèmes dans la circulation générale trop rapidement. L'amélioration des équations et de la résolution des modèles a considérablement amélioré la prévision de leur comportement, des erreurs se produisant encore souvent. La position de la goutte froide peut donc être mal estimée et les régions de convection qui l'accompagnent également.

Conséquences météorologiques

Les conséquences météorologiques sont diverses en cas de goutte en altitude. Comme la dépression au-dessus de laquelle se retrouve la goutte froide se déplace lentement et que l'air y est instable, des bandes intenses de précipitations affecteront certains corridors. La pluie/neige peut donc durer des jours et localement donner de très grandes accumulations causant de dommages aux maisons et aux cultures. La saturation des sols peut amener des glissements de terrain. Selon la profondeur de la dépression de surface et la force des orages imbriqués, les vents peuvent être forts et même occasionnellement violents.

Dans le cas d'une goutte de basse altitude, la dépression créée est généralement faible et se comble spontanément. On a donc des nuages minces de bas niveau, sans ou avec peu de précipitations, et en dissipation.

Goutte méso

Formation

Formation d'une goutte froide sous un orage

La masse d'air qui génère un orage ou une averse est caractérisée par de l'air chaud et humide à bas niveau, alors que celui d'altitude est plus sec et frais. Ce contraste instable amène l'air inférieur à s'élever en un courant ascendant ; l'humidité se condense à partir du niveau où la température atteint la saturation pour former le nuage et plus tard de la précipitation.

Le cœur de précipitations dans le nuage, qui se trouve à une grande altitude, finit par être trop pesant pour que le courant ascendant puisse le soutenir. Il commence alors à descendre et lorsqu'il quitte le nuage, les gouttelettes commencent à s'évaporer car l'air n'y est pas saturé. Cette évaporation partielle ou totale retire de l'énergie de l'air entourant les précipitations qui sera donc plus froid que l'environnement. Cet air, malgré le réchauffement adiabatique, sera toujours plus frais que l'environnement une fois le sol atteint et forme une goutte froide sous le nuage.

D'autre part, de l'air frais et sec des niveaux moyens peut être absorbé dans le nuage. Ce dernier est à un température supérieure car il a subi une transformation adiabatique humide. L'air injecté est donc plus dense et doit descendre. Il reste toujours plus froid que l'environnement durant cette descente et ajoute au dôme d'air froid créé par la précipitations.

Effets

La goutte froide de méso-échelle s'étale sous le nuage et forme un front de rafales plus ou moins intense. Dans les cas extrêmes, on peut obtenir des rafales descendantes causant de sérieux dommages. La rencontre de la bordure de la goutte avec un flux d'air chaud et humide de surface peut mener à la formation de nouveaux nuages convectifs par soulèvement de cet air et d'une ligne nuageuse appelée arcus sous un cumulonimbus. Finalement, dans la goutte elle-même, l'air est très stable car on y trouve de l'air plus froid au sol qu'en altitude et cela mène à une zone dégagée.

Voir aussi

Articles connexes

• Techniques diagnostiques de prévision météorologique
• Blocage (météorologie)
• Blocage d'air froid
• Prévision des orages violents

Liens externes

• (fr)La goutte froide, Fédération suisse du vol libre. Consulté le 2007-10-15

Notes et références

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