2003
Thèse
DANIEL Vincent
Mécanismes de pénétration d'air troposphérique dans la basse stratosphère extratropicale. Dynamique de la tropopause.
Directeurs.rices de thèses : Legras B.
Fiche
Composition du jury
Pr Vladimir TSEITLINE
Dr Jean-Pierre CAMMAS
Pr Raymond T. PIERREHUMBERT
Dr Gerard ANCELLET
Dr Wolfram WOBROCK
Dr Bernard LEGRAS
Résumé
Le transport dans la basse stratosphère extratropicale a été mis en évidence par des rapports de mélange non négligeables en constituants troposphériques et par une humidité plus élevée que celle pronostiquée par la circulation de Brewer-Dobson. Le problème central de cette thèse est d’identifier certains mécanismes expliquant la présence d’une couche de mélange dans la basse stratosphère extratropicale.
La contribution des anticyclones isolés est tout d’abord estimée. Nous montrons que ces structures synoptiques se forment par injection rapide d’air issu des basses couches des régions subtropicales jusque sur des niveaux isentropes supérieurs 330 K. Lors de la décroissance de ces anticyclones, l’érosion filamentaire suivie d’un mélange petite échelle est le processus dominant le transport d’air dans la basse stratosphère. Nous la mettons en évidence à l’aide d’un modèle lagrangien. L’étude d’un cas montre qu’environ la moitié de la masse de l’anomalie anticyclonique est injectée dans la basse stratosphère. Cette approche est complétée par l’analyse des observations d’un vol MOZAIC. La relaxation diabatique de la tropopause étudiée avec le modèle MesoNH n’est pas responsable d’un transport de masse significatif.
Les modèles de transport généralement utilisés pour diagnostiquer les échanges entre la troposphère et la stratosphère résolvent mal la dynamique associés à la convection profonde. Pour mieux comprendre ces limites, nous estimons le transport de traceurs troposphérique et stratosphérique lors de trois simulations différentes effectuées l’aide du modèle MesoNH. Le transport convectif paramétrisé est notamment comparé au transport explicite. Le flux descendant du traceur stratosphérique est qualitativement reproduit alors que le flux montant du traceur troposphérique est surestimé.
Enfin, sur une thématique proche, nous montrons que l’enrichissement de la troposphère en ozone observé durant le mois de Juillet 1998 au voisinage du jet subtropical sud peut s’expliquer par l’occurrence de foliations de tropopause d’extension planétaire. L’influence de la branche de retour de la circulation de la Mousson indienne est discutée.