Couche limite atmosphérique

1. Couche limite atmosphérique Conditions frontières

2. Conditions frontières : surface Jusqu ’à maintenant on a calculé les flux comme s ’ils étaient contrôlés rien que par l ’interaction entre la turbulence et les gradients moyens de la quantité transportée. À la surface les flux de chaleur latente et de chaleur sensible sont contrôlés par l ’énergie disponible à la surface et les échanges entre la surface et l ’air se font par échange moléculaire et non turbulent... Le flux de vapeur d ’eau, en absence de précipitation est contrôlé par le flux d ’eau des couches profondes du sol vers la surface.

3. Conditions frontières Atmosphère libre Surface de la planète

4. Transferts de chaleur et humidité à la surface

5. Stationnarité Les mesures de flux faites au niveau de l ’abri (2 m) représentent le flux effectif

6. Bilan d ’énergie à la surface

7. Bilan d ’énergie à la surface Le premier forçage sur les surfaces continentales est l ’absorption d ’énergie par le sol Variations diurnes de la température Variations diurnes des flux turbulents La température de la surface est déterminée par le bilan de tous les flux d ’énergie à la surface Énergie disponible Eau disponible

8. Bilan d ’énergie à la surface

9. Bilan hydrique à la surface

10. Bilan énergétique à la surface

11. Variations du bilan de surface

12. Types de rayonnement • Rayonnement solaire, K ( < 4 ) • Rayonnement tellurique, I ( > 4 )

14. Interaction entre les radiations électromagnétiques et les constituants atmosphériques Les composants atmosphériques interagissent avec les ondes électromagnétiques par: absorption (tellurique + solaire) émission (tellurique) diffusion (solaire)

17. Transmissivité de l ’atmosphère La transmissivité de l ’atmosphère pour les courtes longueurs d ’onde est la fraction de la radiation solaire qui atteint la surface. Burridge and Gadd, 1974

18. Transmissivité de l ’atmosphère La radiation solaire qui atteint la surface est: r = 23.45 ° (Tropique de Cancer) d = jour julien dr = 173, solstice d ’été (HN) dy = 365.25

19. Albédo de la surface L ’albédo de la surface représente la fraction d ’énergie solaire réfléchie par la surface. Type de surface albédo ----------------------------------------------------- océan 0.05 - 0.5 forêt tropicale 0.07 - 0.15 conifère 0.1 - 0.19 feuillus 0.14 - 0.2 sol foncé mouillé 0.1 sable mouillé 0.1 - 0.25 sable sec 0.2 - 0.4 neige fraîche 0.65 - 0.95 vieille 0.45 - 0.65 L ’albédo dépend: 1) de l ’angle d ’incidence des rayons solaires 2) de l ’état d ’humidité de la surface 3)de la hauteur et type de la végétation

20. Albédo de la surface

21. Albédo de la surface choux frisé chêne épinette

22. Albédo de la surface

23. Interaction entre la radiation tellurique et l ’atmosphère solaire tellurique Pour bien calculer le transfert radiatif il nous faut bien connaître la distribution de tous les «gaz à effet de serre»

24. Équation de transfert monochromatique pour les radiations de longue longueur d'onde ou telluriques (terrestres et atmosphériques) Notes de cours de SCA 5002

25. Radiation net de grand longueur d ’onde à la surface Exemple de paramétrage: Burridge and Gadd, 1974

26. Radiation émise par la surface Type de surface émissivité ----------------------------------------- océan 0.95 forêt tropicale 0.98 conifère 0.98 feuillus 0.96 sol foncé mouillé 0.98 sable mouillé 0.98 sable sec 0.90 - 0.95 neige fraîche 0.95 vieille 0.90

27. Radiation nette à la surface Le jour La nuit

28. Exemple de bilan de surface

29. Types de modèles de transfert radiatif Spectraux (line by line models) Par bande (band method) Corps gris (flux emissivity or graybody) Cobel : schéma radiatif de courtes longueurs d ’onde : une bande schéma radiatif de longues longueurs d ’onde : 232 bandes (presque spectral)