Visualisation des données de l'atmosphère
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-Basique


Contre toute attente on va commencer par parler de musique, d’un magnifique concerto de violon par exemple.
Essayez de vous imaginer assis, assistant à ce concerto de violon. La musique, qui est une onde sonore, arrivant à vos tympans est codée et transmise en un signal électrique à votre cerveau. Votre cerveau interprète ensuite ce signal électrique et vous permet de profiter d’un agréablement moment bien assis dans votre siège.
Comme on vient de le préciser, le son est une onde sonore. Si maintenant il vous vient l’idée suivante :
- J’aimerais bien savoir quelles notes expliquent le plus ce que j’ai entendu ce soir à ce concerto de violon.
Vous allez toucher à ce que l’on appelle en maths des harmoniques. Elles portent magnifiquement leur nom d’ailleurs.
Avec cette méthode vous allez pouvoir trouver quelles notes expliquent le plus ce que vous avez entendu. Vous allez en sortir des notes différentes mais qui vous rappellent rapidement votre concerto, et d’autres que vous ne vous souviendrais même plus avoir entendu ! Autant dire que les premières expliqueront une grande partie du signal de base.
En fait en météorologie l’approche est à peu de chose près la même, l’atmosphère aux latitudes qui nous intéressent est ondulatoire et , pour chercher le signal de fond, ce qui explique le plus le régime de temps à l'instant T, on décompose le signal ondulatoire de base en différents signaux ( les 5 premiers en général ). De là on sort des cartes de nombre d’onde du paramètre choisi ( le Z500 par exemple ), et on regarde leur configuration et leur amplitudes. Si on arrive à sortir le signal basse fréquence c'est gagné !
A noter que le nombre d’onde correspond au nombre de creux/crête à un cercle de latitude donné. Sur ce site, l’amplitude est définie à la latitude 60° N. L’amplitude et la configuration des différentes ondes n’est pas forcément stationnaire dans l’espace et le temps et peut évoluer. D’où l’intérêt de les suivre à différentes échéances.
Cette approche est une technique de traitement de signal qui permet de s'affranchir des détails et d'avoir une image de fond. D'où le fait que c'est une technique utile pour la prévision long terme à l'échelle synoptique et supra synoptique (même hémisphérique). N'essayez pas de prévoir l'orage du lendemain chez la grand-mère avec cette technique.

-Avancé


Une harmonique est une fonction qui découle d’une fonction périodique primaire. La fréquence de l’harmonique est un multiple de la fréquence de la fonction de base. La somme de toutes les fonctions qui découlent de la décomposition de la fonction décomposée redonne la fonction de base.
Pour le paramètre décomposé sur ce site, on peut écrire :
Z500 = a0 + [ a1*cos(1*ω*x) + b1*sin(1*ω*x) ] + [ a2*cos(2*ω*x) + b2*sin(2*ω*x) ]…
Avec ω = 2 * π * f et f = 1/T.
Ici on a juste écrit les deux premiers nombres d’onde avec une décomposition en série de Fourrier mais on peut le faire à l’infini.
Les petits nombres d’ondes ( 1 / 2 ) correspondent aux grandes ondes climatologiques hémisphériques et quasi stationnaires. Les grand nombre d’onde ( 5 / 7 ) correspondent aux ondes de rossby haute fréquence qui sont liés aux cyclogenèses par exemple. Elles affectent surtout l’échelle synoptique. Entre les deux se situent les ondes de rossby basse fréquence ( 3 /4 ) qui sont liées par exemple aux régimes de temps, à la convection tropicale… . Elles concernent l’échelle supra synoptique.