Dynamical influence of the Himalayas on the east-asian climate
Influence dynamique de l'Himalaya sur le climat en Extrême-Orient
Résumé
Mountains have an impact on the large scale circulation of the atmosphere, this impact being predominantly a consequence of the forces they exert on the atmosphere : for this reason, the part of the orography which is not resolved explicitly by the general circulation models is taken into account through parametrisations of the forces it applies to the atmosphere. This PhD thesis is focused on understanding the impact of the forces applied by the midlatitude mountains, particularly the Tibetan Plateau, on the atmosphere. For that purpose, we will consider the mountain torque applied by the mountains on the atmosphere, a global scale counterpart of the mountain forces.The major midlatitude mountain ranges can trigger massive synoptic scale cold surges on their eastern flanks. This thesis uncovers the importance of the equatorial mountain torque in triggering the cold surges over east-Asia (impact of the Tibetan Plateau), north-America (impact of the Rockie Mountains) and south-America (impact of the Andes cordillera). Using a simple dynamical model, an interpretation of the mechanism underlying the forcing of the cold surges by the equatorial mountain torque is proposed, showing that the existence of a lift force applied by the mountain on the atmosphere is sufficient for the triggering of cold surges.The dynamical impact of the Tibetan plateau on the east-asian winter monsoon, more specifically on the wintertime convection events on the South China Sea, is important. A typical sequence of events showing this dynamical impact has been identified statistically : a dynamical forcing of the atmospheric circulation by the Tibetan Plateau, materialized by a strong signal on the equatorial mountain torque on the atmosphere is followed quickly by the occurence of a cold surge and, a few days later, by an outburst of deep convection over the South China Sea. This dynamical effect of the Tibetan Plateau on the winter monsoon extends as far south as Indonesia, and westward to the Bay of Bengal. The use of the general circulation model of the Laboratoire de Météorologie Dynamique general circulation model, LMDz, makes it possible to extend the observational results described above. This model closes properly the budget of atmospheric angular momentum, and will be used to show that that sub-grid sale orography plays an important role in the terminal phase of the evolution of cold surges. New results are presented concerning the equatorial atmospheric angular momentum budget are presented, adressing specifically the impact of the equatorial mountain torque and that of the contribution of the Tibetan Plateau. It is shown that the equatorial mountain torque applied by the Tibetan Plateau has only a weak role in the temporal evolution of the equatorial angular momentum, but a significant role concerning its spatial repartition
L'impact dynamique des montagnes sur la circulation de grande échelle de l'atmosphère passe généralement par des forces : pour cette raison, la partie de l'orographie qui n'est pas résolue par les modèles de circulation générale est prise en compte par la paramétrisations des forces qu'elle applique à l'atmosphère. Dans cette thèse , nous nous attacherons à comprendre l'impact des forces appliquées par les montagnes des moyennes latitudes, en particulier le Plateau tibétain, sur la circulation de l'atmosphère. Pour ce faire, nous utiliserons notamment le concept de couple appliqué par les montagnes sur l'atmosphère, traduction des forces à l'échelle globale. Les chaînes de montagnes les plus importantes des moyennes latitudes génèrent, à l'échelle synoptique, d'importantes vagues de froid appelées cold surges dans la littérature anglophone, un terme que nous traduirons littéralement par crues froides. L'importance du couple équatorial des montagnes dans l'initiation des crues froides sur l'Asie de l'Est (impact du Plateau tibétain), l'Amérique du Nord (impact des montagnes Rocheuses) et l'Amérique du sud (impact de la cordillère des Andes) est mise en évidence par une étude statistique. À l'aide d'un modèle dynamique simple, une interprétation du mécanisme sous-jacent à ce forçage est proposée, montrant que les forces de portance appliquées par la montagne à l'atmosphère dans la phase initiale des crues froides suffisent à leur déclenchement. L'impact dynamique du plateau tibétain sur la mousson d'hiver est-asiatique est important, en particulier sur les événements de convection en hiver sur la Mer de Chine Méridionale. Une séquence d'événements montrant cet impact a été identifiée statistiquement : un forçage dynamique de la circulation atmosphérique par le Plateau tibétain, se traduisant par un fort signal sur le couple des montagnes équatorial appliqué à l'atmosphère, est suivi par le déclenchement d'une crue froide puis, après quelques jours, par un renforcement de la convection profonde sur la Mer de Chine Méridionale. Cet effet dynamique du Plateau tibétain sur la mousson d'hiver s'étend au sud jusqu'à l'Indonésie et à l'ouest jusqu'à la Baie du Bengale. L'utilisation du modèle de circulation générale du Laboratoire de Métérorologie Dynamique, LMDz, permet de compléter les résultats observationnels décrits auparavant. Ce modèle ferme de manière satisfaisante le bilan de moment angulaire et permet de montrer que l'orographie sous-maille joue un rôle important sur la phase finale de l'évolution des crues froides. Des résultats nouveaux sont présentés sur le bilan de moment angulaire de l'atmosphère, en particulier en ce qui concerne l'impact du couple équatorial des montagnes et de la contribution du Plateau tibétain. Il est en particulier montré que le couple équatorial appliqué par le Plateau tibétain joue un rôle faible dans l'évolution temporelle du moment angulaire équatorial, mais un rôle significatif dans sa répartition spatiale
Origine : Version validée par le jury (STAR)