v1.16.1

PA - C2B - MEC565 : Meteorology and environment

Domaine > Mécanique.

Descriptif

Meteorology (from ancient Greek “meteor” designating particles suspended in the atmosphere and “logos” meaning discourse or knowledge) is the interdisciplinary scientific study of the atmospheric phenomena such as clouds, lows and precipitation in order to understand how they form and evolve. This discipline is based primarily on fluid mechanics applied to the air but makes also use of various other branches of physics, chemistry and mathematics. Purely descriptive origin, meteorology has become a place of application of these disciplines.

Modern meteorology allows weather forecast based on mathematical models for short and long term. It also allows the prediction of air quality and intervenes in areas of human activity (natural hazards, construction, aviation, navigation, production of renewable energy ,...).

In this context, the atmospheric boundary layer at the interface between the surface and the free atmosphere, is a particularly important because it is the seat of transfer of energy, humidity, gaseous and particulate gaseous compounds, which drive the distribution of horizontal and vertical fields of water vapor, aerosols, clouds and pollutants.

The course covers the basics of the dynamics of the atmospheric boundary layer on flat ground, then the specific case of complex terrain at the base of coastal and mountain meteorology ... The impact of weather on the environment will be illustrated throughout the course. More specifically the course outline is as follows:

1.Introduction (history of meteorology, atmospheric boundary layer definition, atmospheric boundary layer weather phenomena, buoyancy and stability, Boussinesq equations)
2.Weather on flat terrain and homogeneous
a.Turbulence in the atmospheric boundary layer (theory of Monin-Obukhov, turbulent Ekman layer) b.Convection and coherent structures in the atmospheric boundary layer

3.Meteorology on complex terrain
a.Thermal circulations
- Coastal meteorology - Sea breeze (linear and nonlinear dynamics, impact on the dispersion of pollution in coastal area)
b.Inland breeze (urban breeze, impact of land use on the weather)
4.Orographic flows
a.Flow over mountains (hydraulic analogy, wave approach, wave breaking and turbulence, formation of storms and heavy rainfall and impact on weather risk management in mountainous environment)
b.Flow in valleys (hydraulic model, inter-valley flow, impact on pollution dispersion in mountainous terrain) 5.Conclusion and perspectives (weather and climate, meteorology and weather risk management, meteorology and energy production) 

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La météorologie (du grec antique meteor désignant les particules en suspension dans l'atmosphère et logos signifiant discours ou connaissance) a pour objet l'étude des phénomènes atmosphériques tels que les nuages, les dépressions et les précipitations dans le but de comprendre comment ils se forment et évoluent. Cette discipline s'appuie principalement sur la mécanique des fluides appliquée à l'air mais fait usage de différentes autres branches de la physique, de la chimie et des mathématiques. Purement descriptive à l'origine, la météorologie est devenue un lieu d'application de ces disciplines.

La météorologie moderne permet d'établir des prévisions de l'évolution du temps en s'appuyant sur des modèles mathématiques à court comme à long terme. Elle permet également la prévision de la qualité de l'air et intervient dans de domaines de l'activité humaine (risques naturels, construction, trafic aérien, navigation, production d’énergie renouvelable,...).

Dans ce contexte, la couche limite atmosphérique, à l'interface entre la surface terrestre et l'atmosphère libre, est une région particulièrement importante car elle est le siège de transferts d'énergie, d'humidité et de matière entre la surface et l'atmosphère libre, dont dépend la distribution horizontale et verticale des champs de vapeur d'eau, de nuages et d'aérosols.

Le cours présente les bases de la dynamique de la couche limite atmosphérique en terrain plat, puis les spécificités en terrain complexe à la base de la météorologie côtière ou de la météorologie en montagne,… L’impact de la météorologie sur l’environnement sera illustré tout au long du cours. Plus précisément le plan de cours est le suivant :
1. Introduction (histoire de la météorologie, définition de la couche limite atmosphérique, présentation des phénomènes météorologiques qui s’y produisent, introduction aux équations de Boussinesq et à la notion de flottabilité)
2. Météorologie sur terrain plat et homogène
a. Turbulence dans la couche limite atmosphérique (théorie de Monin-Obukhov, couche d’Ekman turbulente)
b. Convection et structures cohérentes dans la couche limite atmosphérique
3. Météorologie sur terrain complexe
a. Ecoulements thermiques
- Météorologie côtière – Brise de mer (dynamique linéaire et non linéaire de la brise, impact sur la dispersion de pollution en région côtière)
- Brise continentale (Etude de la brise urbaine, impact de l’occupation de sols sur la météorologie)
b. Ecoulements orographiques
- Ecoulements au dessus des reliefs (analogie hydraulique, approche ondulatoire, déferlement et turbulence, formation des tempêtes et précipitations intenses et impact sur gestion du risque météorologique en environnement montagneux)
- Ecoulements dans les vallées (modèle hydraulique, circulation inter-vallées, impact sur la dispersion de pollution en région montagneuse)
4. Conclusion et ouverture (météorologie et climat, météorologie et gestion du risque météorologique, météorologie et production d’énergie)

Langue du cours : Anglais

Credits ECTS : 4

Format des notes

Numérique sur 20

Littérale/grade réduit

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'ingénieur de l'Ecole polytechnique

Pour les étudiants du diplôme Energy Environment : Science Technology & Management

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