Tourbillon potentiel | EPFL Graph Search

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vignette|Conservation du tourbillon potentiel menant à de la convergence et de la divergence dans le fluide. Le tourbillon potentiel (TP) est un concept conservatif de dynamique des fluides qui décrit la valeur du tourbillon dans une masse de fluide (généralement l'air ou l'océan) dans une colonne comprise entre deux surfaces isentropes adjacentes. Un déplacement depuis une latitude standard arbitraire vers une autre, réduit ou étire l'épaisseur de la colonne afin de conserver le tourbillon potentiel et cette valeur permet ainsi d'identifier les caractéristiques de la masse et de suivre son déplacement. Le tourbillon potentiel est utilisé en météorologie et en océanographie pour décrire le mouvement vertical dans l'atmosphère et l'océan. C'est un concept servant à déterminer la cyclogénèse (formation des dépressions atmosphériques le long des fronts) et dans l'analyse des flux océaniques. Par exemple, la physique du mistral dans le sud-est de la France a longtemps été mal comprise car il est contre-intuitif que le temps soit ensoleillé à Marseille avec un vent violent de nord-ouest alors qu'à Nice un vent fort d'est souffle avec de la pluie. L'explication de ce phénomène découle du théorème de conservation du tourbillon potentiel et de son importance physique. Carl-Gustaf Rossby est le premier à définir le tourbillon potentiel en 1936. Ce travail est basée sur une analyse d'une modélisation du Gulf Stream en tant qu'une couche peu profonde d'eau par rapport à son étendue horizontale. Quelques années plus tard, Hans Ertel développa le concept dans l'équation : Où: est la densité du fluide (en kilogrammes par mètre cube) ; est la vitesse angulaire de rotation de la Terre à la latitude considérée ; est la vitesse de déplacement d'un parcelle d'air par rapport à la Terre ; est le tourbillon absolu en seconde-1. Il peut être décomposé en ses deux composantes , le tourbillon relatif de la colonne de fluide, et , le tourbillon de Coriolis à la latitude considérée (proportionnel au paramètre de Coriolis f) ; est le gradient de température potentielle (en kelvins par mètre).

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