Dépression thermique (Heat Low)

Dépression thermique (Heat Low)

Définition et intérêt du HL

La pénétration et le retrait de la mousson sur le continent africain sont grandement pilotés par la dépression thermique saharienne maximale en surface. En général, les dépressions thermiques (HL par la suite pour Heat Low) se limitent aux plus basses couches de l’atmosphère, mais durant l’été boréal par suite d’un fort réchauffement sur l’Afrique de l’Ouest, le HL a une extension verticale très importante, parfois jusqu’à 600 hPa, et une grande intensité. Le champ de température potentielle à 850 hPa permet d’identifier le HL (Ɵ850> 38°C).

Cycle annuel du HL

La dépression thermique identifiée par sa température potentielle à 850 hPa, oscille durant son cycle annuel entre deux positions illustrées par la figure ci-dessous (Lavaysse et al. 2009). En hiver elle s’étend zonalement le long du 10°N avec un maximum sur la République Démocratique du Congo (RDC), puis migre vers le nord-ouest pour se caler durant l’été boréal sur le Sahara entre les massifs du Hoggar, Tibesti et Atlas. A l’automne il retourne vers le sud suivant ainsi le cycle annuel du soleil avec un retard de l’ordre de 2 mois.

Probabilité d’occurrence du HL en été (à droite JJAS) et en hiver (à gauche de novembre à avril). Les zones de relief au dessus de 925 hPa sont indiquées en grisé. Communication personnelle de C. Lavaysse.

L’animation ci-contre illustre le cycle annuel climatologique du HL (1979–2001). L’écoulement en surface permet d’identifier: les zones de ventilation en provenance de l’Atlantique et de la Méditerranée, également canalisé par les reliefs (en gris), ainsi que le flux de mousson en provenance du Golfe de Guinée. Ces écoulements en basses couches sont en partie pilotés par le HL agissant comme un aspirateur. La convergence entre ces flux de nord et de sud (isoligne bleue) détermine les zones favorables à la convection.

Ceci correspond à une position moyenne du HL qui présente une forte variabilité spatio-temporelle de sa position et de son intensité, tout particulièrement aux échelles diurne et intrasaisonnière.

Animation du cycle annuel climatologique de la position du HL (probabilité en couleur) et du vent à 925 hPa (vecteurs, en m/s). Communication personnelle de C. Lavaysse.

Modèle conceptuel du mode intrasaisonnier du HL

Outre un fort cycle diurne, le HL présente un mode de variabilité intrasaisonnier d’une période de l’ordre de 15 jours, marqué par deux phases opposées illustrées par la figure ci-dessous.

  • Durant la phase Est (HLE) la ventilation par le vent de nord à 850 hPa est renforcée sur la côte mauritano-marocaine et au contraire affaiblie sur l’Est de la Méditerranée. Il en résulte un renforcement du HL à l’Est et à l’opposé son affaiblissement à l’Ouest avec un décalage de sa position vers l’Est l’éloignant de la côte atlantique. De manière cohérente avec le renforcement des alizées et de l’anticyclone des Açores qui est plus intense et resserré.
  • La situation s’inverse durant la phase Ouest (HLW) avec en particulier une ventilation accrue sur le Sahel Est. Cette phase est marquée par une extension de l’Anticyclone des Açores sur l’Europe et son affaiblissement sur l’Atlantique.
Structure composite des phases HLE (à gauche) et HLW (à droite). En haut pour la température (grisé au-dessus de 38°C pour identifier le HL) et le vent à 850 hPa. En bas le champ de pression réduite au niveau de la mer MSLP (couleur) et le vent à 925 hPa.

Le mode HL module l’activité convective sur la Sahel comme illustré par le composite ci-dessous.

  • Durant la phase HLE le système de mousson se renforce à l’Est avec un HL plus puissant, d’où un renforcement de l’activité convective.
  • Ensuite le HL faiblit avec le renforcement de la ventilation à l’Est (correspondant à l’arrivée d’un événement du type ”Cold surges“ de Vizy and Cook, 2009), faisant reculer le FIT et réduisant l’activité convective à l’Est.
  • La convection se propage alors vers l’Ouest (~7 ms-1) pour atteindre le Sahel Ouest durant la phase HLW une semaine après la phase HLE, permettant un renforcement de la WAM à l’Ouest et de la convection.
Hovmöller longitude-temps du composite de l’anomalie d’OLR (moyennée entre 12.5 and 17.5N) de la différence entre les phases HLW et HLE (adapté de Chauvin et al. 2010). Le contour épais indique les zones avec un niveau de confiance supérieur à 95%.

Principales caractéristiques

Cycle diurne

  • Le HL atteint son maximum (donc minimum de pression en surface) en fin d’après-midi, en réponse au chauffage diurne intense.
  • La réponse du vent n’est pas instantanée, le maximum de vent a donc lieu en fin de nuit.
  • En général, le FIT suit la position du minimum de pression du HL, mais il y a une extension du HL vers le nord dans l’après-midi.
  • La convergence de surface sur le FIT atteint son maximum entre 0000 et 0600 UTC, elle est plus faible en cours de journée.

Mode intrasaisonnier

  • Période ~15 j. Opposition entre l’Est et l’Ouest du Sahel
  • Phase HLE : Faible ventilation à l’Est avec un renforcement du HL, du flux de mousson et de l’activité convective.
  • Phase HLW : Fort refroidissement sur l’Est de la Méditerranée se propageant vers le sud en direction du Sahel Est (~4 ms-1) qu’il atteint 4 jours plus tard, correspondant à un événement”Cold surge“ qui réduit l’activité convective. A l’opposé sur le Sahel Ouest le HL se renforce et s’étend en se rapprochant de la côte atlantique et l’activité convective s’intensifie.
  • Entre les 2 phases le renforcement de la convection se déplace d’Est en Ouest.
  • Le basculement entre phase HLE et HLW est favorable au déclenchement de la mousson (onset) sur le Sahel Ouest.
  • Ce mode intrasaisonnier du HL est forcé par les ondes de Rossby des moyennes latitudes qui précédent de 4 jours le mode HL (cf. objet ”Interactions avec les moyennes latitudes“ pour plus de détails).
  • Il interagit également avec les ondes équatoriales (ondes de Rossby et mode sahélien) – (cf. objet ”Ondes équatoriales“ pour plus de détails).

Les produits adaptés

Références

Handbook

Section 2.1.2.1 La dépression thermique saharienne pages 86-89

Section 11.3 WASA-F: Tracé HL pages 707-711

Articles

Chauvin F, Roehrig R, Lafore JP. 2010. Intraseasonal variability of the Saharan heat low and its link with midlatitudes. J. Climate. 23: 2544-2561.

Lavaysse, C., C. Flamant, S. Janicot, D. J. Parker, J.-P. Lafore, B. Sultan, and J. Pelon, 2009: Seasonal evolution of the West
African heat low: A climatological perspective. Climate Dyn., 33, 313–330

Roehrig R, Chauvin F, Lafore J-P. 2011. 10-25 day intraseasonal variability of convection over the Sahel: a role of the Saharan heat low and midlatitudes. J. Climate 24: 5863-5878.

Vizy EK, Cook KH. 2009. A mechanism for African monsoon breaks: Mediterranean cold air surges. J. Geophys. Res. 114 : D01104. doi :10.1029/2008JD010654.

Vizy EK, Cook KH. 2014. Impact of cold air surges on rainfall variability in the Sahel and wet African tropics: a multi-scale analysis. Clim. Dyn. 43: 1057-1081. doi: 10.1007/s00382-013-1953-z.

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