Foehn-effekt

Den Føhn virkning , eller föhn virkning , er en meteorologisk fænomen skabt af mødet mellem atmosfærisk cirkulation og lettelse, da en fremherskende vind møder en bjergkæde . Navnet kommer fra foehn , navn givet til en stærk, tør og varm vind i Alperne .

Luften på den stigende skråning gennemgår en tør adiabatisk afkøling , som øger dens relative fugtighed til sidst til mætning. Hvis der er kondens, vil der være produktion af skyer og nedbør på den side med frigivelse af kondensvarmen til atmosfæren. Derefter bliver temperaturvariationen den langsommere af den våde adiabatiske gradient . Nedstrøms for forhindringen sænker luften, der er blevet tør igen, og varmes op i henhold til den tørre adiabatiske, som rydder himlen på denne side. Afhængig af mængden af ​​mistet vanddamp og forskellen i højde før og efter forhindringen vil der dannes en varm, tør vind på den nedadgående skråning.

Princip

Når vinden møder et bjerg mere eller mindre vinkelret , følger den lettelsen og rejser sig. Det atmosfæriske tryk falder med højden , lufttemperaturen falder ved adiabatisk ekspansion , først i henhold til den tørre adiabatiske gradient .

Hvis luftfugtigheden er høj nok til at begynde med, kondenseres vanddampen i luften fra det niveau, hvor den når mætning , hvilket opvarmer luften. Faktisk stråling Solar , der leverede den varme og får lov at s' fordampe den vand på jordoverfladen, returneres til luften ved latent varme . Hastigheden for fald i luftpakningens temperatur vil derfor være fra dette øjeblik i henhold til den langsommere fugtige adiabatiske gradient , så længe der er damp til at kondensere.

Hvis luften er stabil over bjergkæden, kan det hævede plot ikke fortsætte sin opstigning, når topmødet er passeret og ned ad den anden side. Det er så under mætningspunktet, fordi vandet er faldet i form af regn. Når den går ned, komprimeres luften (da trykket stiger nedad), og temperaturen stiger derfor ved adiabatisk kompression i henhold til den tørre adiabatiske hastighed.

Fohn-effekten kræver ikke, at der opstår nedbør ( regn / sne ) eller tykke skyer på den stigende side . Som forklaret tidligere, når afkøling af massen løftet opstrøms kun tillader dannelse af mere eller mindre tynde skyer uden at gå så langt som at frembringe nedbør, skal sidstnævnte fordampes nedstrøms under nedstigningen. Forskellen i overfladetemperatur mellem vindsiden (blå pil) og den ledside (rød pil) vil så kun afhænge af forskellen i højden mellem disse to sider.

På fotografiet, der viser fohn-effekten, er stripen af ​​blå himmel kaldet fohn-hullet tydeligt synlig på bagsiden. Nedstrøms Fohns hul er der altocumulus lenticularis (blæste skyer), der er markører for tyngdekraftsbølger og cumulus fractus (små takkede skyer), der markerer tilstedeværelsen af ​​en rotor .

Tilstand for det atmosfæriske lag nedstrøms for forhindringen

Nedstrøms for hindringen opvarmes luften adiabatisk og tørrer op på vej ned og bliver mindre tæt. Som illustration viser den atmosfæriske lyd modsatte tilstanden af ​​det atmosfæriske lag med en stærk vestlig vind i Reno , hvor denne by ligger øst for Sierra Nevada . Det ser tydeligt ud til, at temperaturgradienten er lig med den tørre adiabatiske gradient (9,75  K / km ) op til niveauet 630  hPa , dvs. en højde på 3.700  m . Derudover er luften meget tørrere på jorden end i højden, hvilket resulterer i lyd fra en højere forskel mellem lufttemperaturen og dugpunktet på jordoverfladen. Denne undersøgelse, der blev udført midt om vinteren, viser således den adiabatiske stigning i lufttemperaturen og dens udtørring, når sidstnævnte falder nedstrøms bjergkæden. Luften bliver derfor varmere end den omgivende luftmasse og vil derfor komme tilbage i højden på grund af det arkimediske tryk .

Variant

En variation af denne proces er, når luften kommer fra et kildeområde, der er højere i højden end nedstrømsområdet. Dette er tilfældet med Santa Ana-vinden, der fører tør luft fra bjergene indefra og ned mod Stillehavet . Det er en passagevind, der har komponenter af foehn og katabatisk vind . I dette tilfælde behøver den løftede luft ikke at nå mætning og opnå en latent varmeindgang. Den løftede luftmasse følger den tørre adiabat på vej op og ned ad bjerget. Det endelige niveau er lavere end det startende, den endelige temperatur vil være højere. Naturligvis kan der være en kombination af effekter, det vil sige en forskel i niveau mellem afgang og ankomst samt frigivelse af latent varme ved kondensering af vanddamp.

En lignende situation kan forekomme i Bas Languedoc, når tør og lunken luft stiger ned fra de høje plateauer i Massif Central tidligt på sommeren, idet denne luft suges ind af en termisk depression i Basse Provence drevet af brise fænomener. Det blæser derefter en døgnmistral, som er varm og meget tør, hvilket fremmer skovbrande. Denne vind kaldes undertiden en mistralet . Et sådant fænomen opstod sandsynligvis under den meget stærke varmetop i Nîmes den 28. juni 2019, da det var 45,9  ° C i regionen. På den dag blæste således en temmelig stærk nordlig vind (13 knob med vindstød til 23 knob).

En anden variation af denne proces er varmsprængningen . En luft parcel aftagende under en virga af storm tørrer ned. Derefter opvarmes i henhold til den tørre adiabatiske . Hvis den er kraftig nok, bliver den af inerti varmere end den omgivende luft.

Sekundære atmosfæriske effekter

Tyngdekraftsbølge

Foehn-effekten er den første del af, hvad der sker, efter at luften er passeret til den anden side af forhindringen. Nedstrøms opvarmes luften adiabatisk, når den falder ned. Når temperaturen overstiger miljøets temperatur, hvis det sker, før det rammer jorden, får Archimedes 'kraft til at hoppe opad, fordi miljøluften så er tættere end den varmere luftpartikel . Den opadgående bevægelse fortsætter, indtil dens adiabatiske afkøling gør det køligere end omgivelserne, som får det til at falde ned igen. Dette kan producere skiftevis opadgående og nedadgående bevægelse over store afstande nedstrøms for bjergene. Det er når luftpartiklen, der kommer fra foehn, fanges i et højt inversionslag, at dette sker.

Under disse orografiske bølger vises ofte rotorer . Disse bevægelser kan derfor forbindes med skyer ( cumulus fractus ) i den stigende del og stærk turbulens. Korrekt modellering af fænomenet involverer ligningerne af væskemekanik ved hjælp af trykgradient , luftstabilitet, friktion , Corioliskraft og tyngdekraft .

Virkningerne af tyngdekraftsbølgen genereret af foehn værdsættes af svæveflypiloter , der kan stige til meget høje højder. Derudover kan de opadgående og nedadgående bevægelser i disse bølger være meget intense. Det er muligt at have lodrette hastigheder på 10 m / s. Takket være disse opstigninger kan meget lange afstande dækkes af svævefly.

Hydrodynamik og stabilitet

Strømmen af ​​luftmassen kunne sammenlignes med strømmen af ​​en væske. Vi bruger Froude-tallet F, der svarer til Mach-nummeret . Det udtrykker forholdet mellem kinetisk energi (hastighedens kvadrat) og potentiel energi (stabilitet og højde af bjergkæden). Den kritiske værdi af Froude-tallet er 1. I dette tilfælde er sandsynligheden for bjergbølger høj. Ja , strømmen er blokeret, fordi luften er for stabil opstrøms, og plottet, der går op ad skråningen, ikke når toppen. Hvis luften strømmer uden større svingninger, fordi den ikke er stabil nok, og den producerede bølge spredes i højden.

Sagen stemmer overens med det, som FAA lærer, når det siger, at tyngdekraftbølger kun kan dannes, hvis luften er stabil opstrøms og på toppen af ​​bjerget. Nedstrøms på grund af blandingsfænomenet induceret af rotorerne er luften i underbølgelaget neutralt stabil, og disse rotorer kan bevæge sig bevægende med vinden.

Fænomenerne bliver således meget mere komplekse. Således kan det ske, at betingelsen af kan opfyldes for at fremkalde tyngdekraftsbølger nedstrøms for bjergene, men at der dannes cumulonimbus-skyer i regionen opstrøms.

Klimatiske effekter

Foehn-effekten findes ofte på bjerge i kystområder og på bjergrige øer. Hældningen på havet er fugtig, mens landsiden er mere tør; det er således en af ​​måderne til at skabe en pluviometrisk skygge . I Amerika er den østlige skråning af Rocky Mountains eller Andesbjergene meget tørre og kender vind på grund af fænomenet som Chinook og Zonda . Et ekstremt tilfælde, hvor foehn hjælper med at skabe en sådan skygge, er Death Valley . Afskåret fra den oceaniske indflydelse fra Sierra Nevada er det en næsten absolut ørken . I Asien kan vi tænke på monsunstrømmen , der går op ad Himalaya og oversvømmer det indiske subkontinent, men giver et tørt klima til det tibetanske plateau på den anden side af bjergene. I Australien øger foehn-effekten ved østlige vinde over den australske Cordillera ( Great Dividing Range ) nedbør langs landets østkyst og skaber den indre ørken.

Foehn-type vinde vises ofte pludselig på jorden, selvom vindens cirkulation har været gunstig for deres tilstedeværelse i nogen tid. Dette skyldes det faktum, at vi kan have et lag meget kold luft på jorden ved foden af ​​bjergene, på den ledside side, hvilket udgør en temperaturinversion. Fjenden, der går ned ad skråningen, vil ikke være i stand til at gennembore denne meget stabile luftmasse og vil forblive højt, indtil inversionen trækker sig tilbage. Dette tilbagetog opstår normalt, når vinden på jorden bliver svag og parallel med bjergene i den ledside side. Når det rammer jorden, opvarmes det pludselig området, ofte meget dramatisk.

Da luften konstant fornyes og komprimeres, kan et foehn-regime resultere i meget varmere nætter end normalt, da luftens opvarmning er knyttet til et mekanisk fænomen. Således under sydlige vinde udsættes Grenoble og dens bymæssige områder undertiden for meget høje temperaturer om sommernætterne og mere generelt for for høje temperaturer for sæsonen.

Frankrig

På Frankrigs fastland er Cevennerne udsat for en foehn-effekt af vestlig trafik. Vest for kæden er de høje plateauer meget fugtige, mens de nedre dale i Ardèche og Gard samt Rhônes nedre dal er meget mere tørre og har et middelhavsklima . Et lignende fænomen observeres også nord for Massif Central  : Chaîne des Puys forårsager også en foehn-effekt, som har konsekvensen af ​​en betydelig reduktion af nedbør i Limagne- sletten (som har et halvkontinentalt klima af ly). Således er den årlige gennemsnitlige nedbør kun 57  cm i Clermont-Ferrand, hvilket gør det til en af ​​byerne med den laveste nedbør i Frankrig. Ditto for Monts du Forez, som gør Forez-sletten til et område med lav nedbør.

Et lignende fænomen forekommer i de intra-alpine dale, især omkring Grenoble og i Savoie og Haute-Provence . Regionen Sierre i det centrale Valais er kendt for at være særlig tør, nogle forfattere hævder endda, at Sierre har et middelhavsklima .

Pyrenæernes franske og spanske skråninger er også berørt. Med sydlig vind hersker en stærk tør varme over Aquitaine, mens der med nordlige vinde etableres et regime, der ligner mistralen i Aragon . På samme måde betyder foehn-effekten, at Colmar i Alsace også er en temmelig tør fransk by med 61  cm nedbør om året, og den alsaceiske side af Vosges-massivet er delvis skyld i sin vingård til fœhn-effekten.

I de sydlige alper er tilstedeværelsen af mistralen ofte forbundet med bjergbølger . Tilstedeværelsen af ​​orografiske bølger brugt af svæveflypiloter er bevist i Saint-Auban , Vinon-sur-Verdon og endda i Fayence, som ligger nær den østlige grænse for mistralens indflydelse. I løbet af samme tid udvikler cumulonimbus-skyer sig over Mercantour og forårsager voldelige tordenvejr. Dette er, hvad der skete den 10. august 2016 med en voldelig mistral i Marseille, der forårsagede skovbrande og store tordenvejr i Mercantour.

Endelig er foehn-effekten et vigtigt element i Korsikas klima , der er ansvarlig for den hyppige asymmetri af vejrforholdene på øen på begge sider af bjergkæderne, der skærer øen i to. Om vinteren bringer libeccio (sydvestlig vind) ofte nedbør og tordenvejr på øens vestlige skråninger, mens temperaturen hæves og fugtigheden sænkes på den østlige kyst.

Diverse effekter

Glide

En Foehn virkning er generelt forbundet med mountain bølger . Disse kan stige meget højt (mere end 15 km) og gør det derfor muligt at nå meget høje højder og til at dække meget store afstande i et svævefly .

Forskellige navne

Afhængigt af regionen er disse vinde kendt under forskellige navne, herunder:

Noter og referencer

Bemærkninger

  1. Mistralen er normalt altid forbundet med en depression i Genova-bugten, som er en dynamisk depression forårsaget af blokering af en koldfront i Alpernes kæde . Det er derfor ikke overraskende, at store tordenvejr udvikler sig over Mercantour.
  2. Den Marseille METAR angiver en vind på 320 ° ved 30 knob med et vindstød 42 knob klokken 13:00 samme dag

Referencer

  1. Meteorologiske Verdensorganisation , "  Foehn  " , vejr ordliste , Eumetcal (adgang 15 April 2015 )
  2. "  The foehn effect  " , Météo-France (adgang 15. april 2015 )
  3. "  Effekten af ​​foehn  " , på MétéoLaflèche (adgang 15. april 2015 )
  4. (in) "  Santa Ana  " , Ordliste , American Meteorological Society (adgang 15. april 2015 )
  5. Mistralen , s.  34
  6. Mistralen , s.  37
  7. Honorin Victoire, Lille encyklopædi om Frankrigs vinde: deres oprindelse og historie , Jean-Claude Lattès ,2001, 422  s. ( ISBN  978-2-7096-2193-9 ) , s.  258
  8. "  Ekstraordinær varmebølge i juni: 46,0 ° C, ny absolut national varmerekord  " , på Keraunos ,1 st juli 2019(adgang 1 st juli 2019 )
  9. "  Nimes Garrons registrerer den 28. juni  " på Info-klimaet
  10. (i) American Meteorological Society, "  Heat brast  " , ordliste for Meteorologi , American Meteorological Society ,2000( ISBN  1878220349 )
  11. “  Onde de relief  ” , meteorologisk ordliste , Météo-France (adgang 15. april 2015 )
  12. (i) Short Course i Cloud Physics , Butterworth-Heinemann,1 st januar 1989, 3 e  ed. , 304  s. ( ISBN  0-7506-3215-1 ) , s.  30-35EAN 9780750632157
  13. (i) Roland B. Stull, En introduktion til grænselag meteorologi , Dordrecht / Boston / London, Kluwer Academic Publishers,1988, 666  s. ( ISBN  90-277-2768-6 , læs online ) , s.  601
  14. Dans med vinden , s.  174
  15. (i) "  Illustration af Foehn  " , Ordliste , Bureau of Meteorology af Australien (adgang 15 April 2015 )
  16. Guilhem Martin, Grenoble, et klima fra hinanden , Amazon,2013, 8 th  ed. , 170  s. ( ISBN  978-2-9545530-0-9 , læs online ) , s.  41
  17. Météo de la France , s.  226
  18. Météo de la France , s.  239
  19. Pierre le Hire, "  Incendies in the Bouches-du-Rhône:" Exceptional fires by their peri-urban character "  ", Le Monde ,11. august 2016( læs online )
  20. Janis Brossard, “  Orages sur les Alpes-Maritimes den 10. august 2016  ” (adgang til 27. juli 2017 )
  21. (in) "  Vejrhistorik for LFML - 10. august 2016  "
  22. "  Bemærkelsesværdige februarværdier i Frankrig  " , Météo-France (adgang til 12. februar 2010 )

Bibliografi

Se også

Relaterede artikler

Eksternt link