Révision

Question 1

Expliquer comment les gouttelettes de nuages deviennent plus grande ?

Answer 1

Combat entre deux effets :
Effet de courbure (Ralentit la croissance):
e_s Goutte > e_s plan comme les molécules d’une goutte sont moins liés sur une surface courbée que plane, donc elles s’évaporent plus rapidement.
Plus les gouttelettes sont petites, plus cet effet est important comme le nombre de molécules dans l’interface est plus important.
Négligeable si la taille de la gouttelette > 20 um
Effet de soluté (Accélère la croissance):
Liaisons solides entre les molécules d’eau et les noyaux de condensation qui fait en sorte que c’est plus difficile pour l’eau de s’évaporer
Diminue la pression de vapeur saturante
Permet aux gouttelettes de grandir, même si HR < 100%.
Plus la gouttelette grossit, plus le noyau de condensation est dilué et l’effet de soluté diminue aussi.
Majorité des nuages ne produisent pas de pcpn.
Effet Bergeron et le processus de collision-coalescence sont nécessaire pour faire croître les particules de précipitations.

Question 2

Décrire le processus de collision-coalescence ?

Answer 2

• Distribution de taille en altitude.
  o Selon la taille du noyau de condensation
  o E.g. un plus gros N.C. permet la formation de plus grandes gouttelettes de nuage.
  o Collisions entre les particules contribuent aussi à varier le spectre de taille de particules.
• Les collisions sont dus à
  o Différentes vitesses terminales pour différentes tailles
  o Temps passé dans le nuage (nuage épais permet plus de collisions entre les gouttelettes de différentes tailles
• Collisions entre 2 petites gouttelettes est improbables :
  o Surface de tension est trop forte et donc, elles rebondiraient ensemble
  o Pas de collision
• Peut mener à des précipitations dans les nuages chauds
• Mène rarement à des pcpn > 5mm
  o Collisions entre des gouttes mènent souvent à leur rupture en plusieurs plus petites gouttes
• Les facteurs suivants augmentent les collisions :
  o Distribution de taille importante
  o Épaisseur du nuage
  o Courants ascendants importants permettant aux gouttelettes de rester dans le nuage plus longtemps

Question 3

Décrire le processus de Bergeron

Answer 3

Se produit à des températures comprises entre -10°C et -15°C. À cette température, les trois phases de la molécule d’eau coexistent au sein de l’air : de la vapeur d’eau, des gouttelettes en surfusion et des cristaux de glace.

On sait que la pression de vapeur saturante de l’eau liquide est toujorus > celle de l’eau solide.

La vapeur d’eau autours des gouttelettes liquides se déplace vers les cristaux de glace.

L’air devient sous-saturé autour des gouttelettes -> ce qui favorise l’évaporation. L’air devient saturé et l’excédent de vapeur d’eau se dépose sur les cristaux de glace

Transfert continuel de la vapeur d’eau issue de l’eau liquide vers les cristaux de glace.

Éventuellement, le poids des cristaux de glace atteint au sein des nuages atteint un poids suffisamment pour qu’ils tombent éventuellement vers la surface

Question 4

Qu’est-ce qu’un radar mesure ?

Answer 4

Les radars mesurent l’emplacement et l’intensité des précipitations en émettant un signal radar.

Le signal est réfléchi une fois qu’il atteint les précipitations vers le radar. La force du signal réfléchi (réflectivité) permet d’estimer l’intensité des précipitations

Question 5

Pourquoi la pression de vapeur saturante est plus importante autour de l’eau liquide qu’autour de la glace ?

Answer 5

Les molédules peuvent s’échapper de l’eau liqudie beaucoup plus facilement que de la glace étant donné la structure cristaline rigide de la glace.

Question 6

Processus de seeder-feeder ?

Answer 6

C’est l’ensemencement de nuages naturels dû à l’interaction entre deux nuages qui sont situés à des altitudes différentes. On réfère à la couche supérieure comme feeder et à la couche inférieure de seeder.

1. Formation de la couche seeder en haute altitude. C’est habituellement un nuage stratiforme qui continent des particules de glace/cristaux de glace.
2. Formation de la couche feeder oqui coutient plus de gouttelettes liquides comme les température sont plus hautes. C’est cette couche qui alimente les précipitations.
3. Quand les cristaux de glace chutent vers la surface, ils viennent agir comme des noyaux de condensation. Ça provoque la croissance rapide des particules de précipitations.

Ça entraîne une amplification des précipitations qui seront beaucoup plus abondante.

Question 7

Quels sont les conditions nécessaires pour que de la neige tombent quand les températures sont >0°C

Answer 7

• Air très sec pour permettre beaucoup d’évaporation.
• La neige se met à fondre partiellement
• L’air est sec, l’eau s’évapore
• Refroidit l’air
• Refroidit aussi la température de la particule à la Tw
• Continu jusqu’à ce qu’éventuellement, Tw<0°C

Question 8

Comment fonctionne le hotplate ?

Answer 8

• Mesure PR à l’aide du changement de T induit par le changement de phases
• 2 plaques chauffées à 70 °C
• Le changement de phase refroidit la plaque du dessus sans modifier la T de celle en-dessous
• La différence de voltage est créée et sert à estimer directement la masse
• On obtient équivalent en eau liquide
• SOURCES d’ERREUR :
  o Variation de voltage qui n’est pas dû aux pcpn
  o Vents, radiation solaire ou terrestre ou la turbulence qui empêche les précipitations de tomber sur le disque.

Question 9

Jauge à peser

Answer 9

Mesure l’équivalent en eau liquide à partir du poids récolté dans un récipient ;
1. Méthode balance classique :
* Le poids du récipient compresse une composante électrique
* La résistance de cette composante est mesurée et convertie en accumulation de précipitation

2. Méthode des câbles vibrants :
   * Récipients suspendus à 3 câbles.
   * La fréquence de résonance varie en fonction de la tension
   * 2 électroaimants positionnés près des câbles.
   * Le premier induit un mvt oscillatoire
   * Commun d’utiliser 3 câbles

3.Sources d’erreurs :
o Formation de glace : Antigel dans le récipient
o L’évaporation du liquide : Couche d’huile
o Neige peut s’accumuler sur l’orifice
o Le vent peut faire vibrer la jauge et les câbles.

Question 10

Jauge à balance

Answer 10

• Mesure la quantité de précipitation à partir d’un mécanisme à bascule
• Un petit récipient positionné sur un pivot qui contient un volume critique
• Le PR est calculé à partir de l’intervalle de temps qui sépare que chaque basculement
• Doit être chauffé pour faire fondre les pcpn
• Mesure l’équivalent en eau liquide
• Légère perte de pcpn à chaque basculement qui peut mener à une sous-estimation de la pluie, surtout pendant d’importantes averses.
• Utilisés par les stations ASOS.

Question 11

Quel est la forme des gouttes de pluie ?

Answer 11

• Les gouttes < 2mm sont presque sphériques en raison des fortes forces d’attraction entre les molécules qui pointent vers l’intérieur (tension de surface)
• Les plus grandes particules ressemblent à des sphères écrasées en raison de la pression de l’air sous la goutte.

Question 12

Qu’est-ce qu’une bande de précipitation ?

Answer 12

C’est une région allongée et relativement étroite où les précipitations sont plus concentrées et intenses que dans les zones environnantes.

Question 13

Pourquoi la pluie verglaçante est plus commune quand c’est un front chaud vs. Un front froid ?

Answer 13

L’air chaud doit monter en altitude et forme une couche de fonte. Ça mène à des précipitations stratiformes.

Question 14

Backing vs. Veering

Answer 14

Ce sont des termes qui sont utilisés pour décrire les changements du vent avec l’altitude.
.
* Backing: Vents qui vont tourner dans le sens antihoraire avec l’altitude. Associé à de l’advection d’air froid et à des mouvements de subsidences.

• Veering : Vents qui tournent dans la direction horaire. Associé à l’advection d’air chaud (horaire = hot). Associé à advection d’air chaud et d’un soulèvement.

** Pas toujours le cas, surtout quand l’atmosphère est barotrope (les isobares sont parallèles aux isothermes).
**Fonctionne bien pour les cyclones de latitudes moyennes

Question 16

Quelles sont les sources d’énergie des cyclones ?

Answer 16

• Air chaud monte et l’air froid descend. Ça transforme l’énergie potentielle en énergie cinétique.
• La condensation = chaleur latente
• À mesure que l’air à la surface converge, les isobares se rapprochent et le vent augmente. Ça augmente l’énergie cinétique.

Question 17

Quels sont les rôles de warm/cold/dry conveyor belt ?

Answer 17

Les conveyor belts représentent les trois courants d’air typique associés à un cyclone de latitudes moyennes moatures.

Warm conveyor belt
* Se forme à la surface, dans le secteur chaud.
* À mesure qu’il se déplace vers le nord, il monte graduellement au-dessus de l’air froid.
* Air se refroidit, l’eau condense
* Précipitations

Cold conveyor belt
* Aide à créer les nuages qui composent la forme de virgule des latitudes moyennes.
*Transporte vers l’ouest l’air froid et humide en amont du front chaud
* Se déplace vers l’ouest
* Se trouve sous le warm conveyor belt
* Monte en altitude en se rapprochant de la basse pression centrale avec les forts courants ascendants au centre de la basse pression.
* Emmène plein de pcpn à la surface.

Dry conveyor belt
* Se forme dans des régions très froide et sèche de l’atmosphère.
* Ce courant d’air froid et sec descendent provenance du nord-est derrière le front froid
* Emmène du temps froid et sec à la surface
* Peu parfois diverger en plusieurs branches derrières le front froid.
* Peu séparer la tête de la virgule à sa queu

Question 18

C’est quoi une atmosphère barocline vs. barotrope ?

Answer 18

barotrope : Les isobares sont parrallèles aux isothermes

Barocline : Les isobares croisent les isothermes

Question 20

Pourquoi il y a de la convergence/divergence en altitude ?

Answer 20

La variation de vitesse du vent : Courbure, cœurs de jet, force de frottement
Le réchauffement différentiel de l’air : Réchauffement à la surface, l’advection de T, dégagement de chaleur latente.

Question 21

Qu’est-ce qu’on veut dire par microphysique ?

Answer 21

Les processus de micro-échelle qui affecte les nuages et les particules de précipitation tels que l’évaporation, la condensation et la fonte.

Question 22

Comment les observations in situ contribuent-elles à notre compréhension des microprocessus dans les nuages et les précipitations

Answer 22

Les instruments in situ, issues par exemples de données aéroportées, sont la seule méthode pour valider les données radars et satellites.

Par contre, ces observations son généralement incomplète pour restreindre les taux de divers processus microphysiques individuels dans les schémas de microphysiques.

Question 23

Quelles sont les limitations des instruments de mesure actuels pour l’observation des nuages et des précipitations ?

Answer 23

Les instruments in situ sont limités dans le temps et dans l’espace.

Chaque instrument ont aussi leurs propres limitations : Par exemple, le disdromètre donne des observations directes de la distribution de taille des particules de précipitations, mais n’est pas précis pour les particules solides (moins de quelques microns), les petites particules et les grandes particules.

Les données aéroportées ont leurs propres difficultés. Les instruments doivent prendre des données dans des environnements difficiles (tempêtes) en se déplaçant à des vitesses allant de 100-200 m/s.

On ne peut pas mesurer la masse des particules. Pas grâce pour les particules liquides, mais compliqué pour les particules solides.

Question 24

En quoi les expériences en laboratoire sont-elles essentielles pour le développement de modèles de microphysique ?

Answer 24

C’est la seule façon de quantifier des processus microphysiques individuels dans un environnement contrôlé Ils permettent de corroborer des théories utilisées dans la paramétrisation de ces processus, mais communiquent également de l’information importantes sur les limitations des méthodes actuelles. Important étant donné que ce sont des processus qui sont très difficiles à observer directement dans l’atmosphère.

Question 25

Comment le grésil est représenté dans GEM ?

Answer 25

Dans GEM, le grésil est modélisé en tant qu'hydrométéore distinct avec des propriétés spécifiques qui influencent sa formation, sa croissance et sa transfroamtion. Il est pris en compte dans les processus microphysqiues du modèle, ce qui permet de simuler plus précisément les types de précipitations observés à la surface. Il peut se former par par la fonte partielle ou par le dépôt de givrage.

Question 26

L'avantage d'utiliser plusierus catégories de glace ?

Answer 26

Ça permet de représenter différents types de glace ayant des propriétés différentes en même temps. Ça signifie que différents types de glace peuvent être représentées simultanément.

Question 27

Pourquoi la réfléctivité radar augmente lorsque les particules solides fondent en altitude ?

Answer 27

L'eau liquide est beaucoup plus réfléctif que la glace L'agrégation -> lorsque les particules de glac commencent à fondre, leles peuvent s'aggréger

Question 28

Pourquoi la microphysqiue de la glace est-elle plus difficile à représenter numérqiuement que la microphysqiue liquide ?

Answer 28

Parce que l’utilisation de catégorie prédéfinies de glace est problématique. Les particules de glace ont des densités et des tailles qui sont complexes à représenter. Elles peuvent également croître par différents processus (diffusion de vapeur, agrégation, givrage).

Question 29

Pourquoi la microphysique de la glace est plus difficile à représenter numériquement que la microphysique liquide? Quels sont les avancées de P3 par rapport aux autres schémas de microphysiques ?

Answer 29

Le schéma abandonner l’utilisation de catégorie de glace prédéfinis et introduit le concept de catégorie libre de glace. On compte 4 variables pronostique par catégorie de glace (Masse de glace, Nombre de particule de glace, masse de glace issue du givrage et le volume de givrage) qui permettent l’évolution des propriétés physiques peuvent évoluer dans le temps de façon plus réaliste dans le temps et l’espace. En conséquence, une large gamme de particules de glace peuvent évoluer dans le temps et l’espace de façon plus réaliste. En plus, avec l’ajout de la fraction liquid -> on peut mieux représenter les particules mixtes (neige mouillé/grésil, etc.. )

Question 30

Quel est la principale limitation d’utiliser seulement une catégorie de glace ?

Answer 30

P3 ne peut pas simuler des populations de particules avec des propriétés moyennes différentes au même dans le temps et l’espace. En d’autres mots, il ne peut pas représenter des particules solides avec des propriétés différentes. Par exemple, le processus de production secondaire de glace sont très mal représentées.

Question 31

Pourquoi GEM et pas le MRCC6 ?

Answer 31

GEM est un modèle numérique de prévision du temps qui est conû pour faire des simulations météorologiques. Il reproduit bien les processus atmosphériques de petites échelles. Les MRCC6 est un modèle climatique régional connu pour des simulations climatiques à long terme. Il est utilisé pour faire des projetctions climatiques. Le MRCC6 est souvent utilisé pour les projections climatiques futures ou pour les études de variabilité climatique sur plusieurs années, mais ne pourrait pas être aussi détaillé que GEM.

Question 32

Humidité absolu

Answer 32

Masse d’eau dans un volume d’air **Pas bcp utilisé comme le volume d’air change avec la température

Question 33

Humidité spécifique

Answer 33

Masse de vapeur d’eau sur la masse totale d’air. **Beaucoup plus utilisé étant donné que c’est indépendant du volume d’air

Question 34

Rapport de mélange

Answer 34

Masse de vapeur d’eau sur la masse d’air sec **Beaucoup plus utilisé étant donné que c’est indépendant du volume d’air

Question 35

Différences entre la pression de vapeur, pression de vapeur saturante, HR, Td

Answer 35

* Pression de vapeur : La pression exercée par les molécules de vapeur d’eau dans un volume d’air donné. * Pression de vapeur saturante : La quantité maximale de vapeur d’eau nécessaire pour garder l’air en équilibre avec une surface d’eau ou de glace. Qté max de vapeur d’eau que de l’air peut contenir à une p/T donnée. * Humidité relative : pression de vapeur/ pression de vapeur saturante. Ça représente à quel point l’air est proche de la saturation. * Td : T à laquelle l’air a besoin d’être refroidit pour être saturée.

Question 36

Différences entre Td et Tw ? Est-ce qu’ils peuvent parfois être la même température ?

Answer 36

* Td : C’est la température qu’à l’air si on la refroidit jusqu’à ce que la saturation soit atteinte. * Tw : C’est la température qui peut être atteinte si on évapore toute l’eau. Ça peut =être la même chose si HR = 100 % une fois que toute la vapeur d’eau est évaporé

Question 37

Différences entre les images visibles et IR ?

Answer 37

* Images visibles : La lumière soleil réfléchie par la surface des nuages. Elles permettent de distinguer des nuages épais des nuages bas. Les nuages épais ont un albédo plus important que les nuages minces et seront donc plus blanc. * Images IR : Montre une image du sommet radiatif du nuage. Elles permettent de distinguer les nuages hauts des nuages bas. Les nuages bas sont plus chaud et seront plus foncés que les nuages bas qui sont plus froids et seront plus pâles

Question 38

Pourquoi la condensation sur des noyaux de condensation peut se faire à des S < 100 % ?

Answer 38

* Les gouttelettes ont tension de surface très importante. Ça leur permet de rester ensemble. C’est dû au fait que les molécules s’attirent entre elles, mais qu’il n’y a rien pour les attirer à l’extérieur de la goutte. * Noyaux de condensation abaissent la tension de surface et permettent aux molécules d’eau de condenser sans ressentir leur répulsion.

Question 39

Définir les termes processus adiabatique, processus adiabatique sec et processus adiabatique humide.

Answer 39

* Processus adiabatique : Changement du volume et la température d’une parcelle d’air sans échange de chaleur avec l’environnement. * Processus adiabatique sec : Le taux de refroidissement pour de l’air qui n’est pas saturé (10°C/km) * Processus adiabatique humide : Le taux de refroidissement pour de l’air qui est saturé et où il y a condensation (6°C/km). La chaleur latente relâché lors du changement de phase réchauffe la parcelle d’air et ralentit son refroidissement.

Question 40

Pourquoi une inversion représente une atmosphère absolument stable ?

Answer 40

* Air chaud au-dessus d’air froid * Si de l’air monte dans l’inversion, l’air se refroidit et redescend * Ça agit comme un bouchon à la convection.

Question 41

Les 4 façons principales qu’un nuage peut se former ?

Answer 41

* Convection libre * Soulèvement orographique : Air doit monter par-dessus une barrière topographique * Convergence à la surface * Soulèvement le long d’un front

Question 42

Comment l’atmosphère devient stable

Answer 42

* Air en altitude se réchauffe * Air à la surface refroidit o Refroidissement radiatif o Advection d’air froid o Air se déplace sur une surface froide

Question 43

c'est quoi la force de coriolis

Answer 43

* Force de Coriolis : Force apparente due à la rotation de la Terre qui dévie tout mouvement de parcelle d’air o Si on suppose une parcelle d’air qui se déplace de l’équateur vers les pôles o La vitesse de rotation de la Terre est plus importante à l’équateur qu’aux pôle comme la circonférence est plus grande o On peut également s’imaginer qu’on est sur un carrousel o Si on se lance une balle, la balle va tout droit, mais comme on tourne sur le Carrousel, on ne pourra pas attraper la balle o Sa force varie selon la latitude et la vitesse de l’objet en mouvement. o Toujours orienté à la droite du vent o Ça n’influence jamais la vitesse du vent, seulement sa direction.

Question 44

Qu’est qui cause un changement de pression à la base d’une colonne d’air ?

Answer 44

Variations de T Convergence et divergence en altitude. Ça permet à plus/moins d’air d’entrer dans la colonne d’air Ex : Divergence en altitude > Convergence à la surface. * Creuse la basse pression à la surface comme plus d’air qui sort de la colonne qui ne rentre * Les isobares se resserrent * La FGP augmente * Vents augmentent

Question 45

Qu’est-ce qu’un vent géostrophique ?

Answer 45

FGP = F de Coriolis

Question 46

Pq les vents en altitude aux latitudes moyennes soufflent généralement vers l’ouest ?

Answer 46

Parce qu’ils sont géostrophiques. La FGP pointe vers le nord et la F de Coriolis vers l’équateur. La résultante est un vecteur vent orienté vers l’ouest

Question 47

C’est quoi l’équilibre hydrostatique ? En quoi empêche-t-il les l’air de s’échapper vers l’espace

Answer 47

L’air ne s’échappe pas vers l’espace étant donné que la FGP est contrebalancé par la force de gravité Quand FGP est en équilibre avec la force de gravité = Équilibre hydrostatique -> Pas d’accélération de la parcelle L’atmosphère est en équilibre hydrostatique la plupart du temps, sauf pendant des orages violents. ▭(∆p/∆z= -ρg)