La théorie du front polaire a été développée par Jacob Bjerknes, dérivée d’un réseau dense de sites d’observation en Scandinavie pendant la Première Guerre mondiale. Cette théorie proposait que le principal flux entrant dans un cyclone soit concentré le long de deux lignes de convergence, l’une en avant de la dépression et l’autre en arrière de la dépression. La zone de convergence arrière était appelée ligne de grains ou front froid. Les zones de nuages et de précipitations semblaient se concentrer le long de cette zone de convergence. Le concept de zones frontales a conduit au concept de masses d’air. La nature de la structure tridimensionnelle du cyclone a été conceptualisée après le développement du réseau d’air supérieur au cours des années 1940.
Cycle de vieEdit
Les zones organisées d’activité orageuse renforcent les zones frontales préexistantes, et elles peuvent dépasser les fronts froids. Cette distanciation se produit dans les vents d’ouest dans un schéma où le jet de niveau supérieur se divise en deux courants. Le système convectif de méso-échelle (MCS) qui en résulte se forme au point de la division du jet de niveau supérieur dans le schéma de vent, dans la zone du meilleur afflux de bas niveau.
La convection se déplace ensuite vers l’est et vers l’équateur dans le secteur chaud, parallèlement aux lignes d’épaisseur de bas niveau. Lorsque la convection est fortement linéaire ou incurvée, la MCS est appelée ligne de grains, la caractéristique étant placée au bord avant de la variation importante du vent et de l’augmentation de la pression. Cette caractéristique est couramment représentée pendant la saison chaude à travers les États-Unis sur les analyses de surface, car elles se trouvent à l’intérieur de creux de surface marqués.
Si des lignes de grain se forment au-dessus de régions arides, une tempête de poussière connue sous le nom de haboob peut résulter des vents forts dans leur sillage ramassant la poussière du sol du désert. Bien en arrière des lignes de grain matures, une dépression de sillage peut se développer sur le bord arrière du bouclier pluvial, ce qui peut conduire à une explosion de chaleur due au réchauffement de la masse d’air descendante qui n’est plus refroidie par la pluie.
De plus petits cumulus ou stratocumulus, ainsi que des cirrus et, parfois, des altocumulus ou des cirrocumulus, peuvent se trouver en avant de la ligne de grain. Ces nuages sont le résultat d’anciens cumulonimbus qui se sont désintégrés, ou d’une zone d’instabilité seulement mineure à l’avant de la ligne de grain principale.
Lorsque les supercellules et les orages multicellulaires se dissipent en raison d’une faible force de cisaillement ou de mauvais mécanismes de soulèvement, (par ex. un relief considérable ou un manque de chauffage diurne), le front de rafales qui leur est associé peut dépasser la ligne de grain elle-même et la zone de basse pression à l’échelle synoptique peut alors se remplir, ce qui entraîne un affaiblissement du front froid ; essentiellement, l’orage a épuisé ses courants ascendants, devenant purement un système dominé par les courants descendants. Les zones d’orages de ligne de grain qui se dissipent peuvent être des régions de faible CAPE, de faible humidité, de cisaillement de vent insuffisant ou de mauvaise dynamique synoptique (par exemple, un remplissage par une dépression de niveau supérieur) conduisant à la frontolyse.
À partir de là, un amincissement général d’une ligne de grain se produira : avec des vents qui diminuent au fil du temps, des limites de flux sortant affaiblissant substantiellement les courants ascendants et des nuages perdant leur épaisseur.
CaractéristiquesEdit
Courants ascendantsEdit
La zone d’attaque d’une ligne de grain est composée principalement de multiples courants ascendants, ou de régions singulières d’un courant ascendant, s’élevant du niveau du sol jusqu’aux plus hautes extensions de la troposphère, condensant l’eau et construisant un nuage sombre et inquiétant jusqu’à un nuage dont le sommet et l’enclume sont notables (grâce aux vents d’échelle synoptique). En raison de la nature chaotique des courants ascendants et descendants, les perturbations de pression sont importantes.
Perturbations de pressionEdit
Les perturbations de pression autour des orages sont remarquables. Avec une flottabilité rapide dans les niveaux inférieurs et moyens d’un orage mature, le courant ascendant et le courant descendant créent des mésocentres de pression distincts. Comme les orages s’organisent en lignes de grains, l’extrémité nord de la ligne de grains est communément appelée l’extrémité cyclonique, le côté sud tournant de manière anticyclonique (dans l’hémisphère nord). En raison de la force de Coriolis, l’extrémité nord peut évoluer davantage, créant une dépression de sillage en forme de » virgule « , ou continuer dans un modèle de type squall. Le courant ascendant à l’avant de la ligne crée un mésolow aussi tandis que le courant descendant juste derrière la ligne produira un mésohigh.
Cisaillement du ventEdit
Le cisaillement du vent est un aspect important d’une ligne de squall. Dans les environnements à cisaillement faible à moyen, les orages matures contribueront à des quantités modestes de courants descendants, suffisamment pour aider à créer un mécanisme de soulèvement du bord d’attaque – le front de rafale. Dans les environnements à fort cisaillement créés par des vents jets de basse altitude et des vents synoptiques opposés, les courants ascendants et les courants descendants qui en découlent peuvent être beaucoup plus intenses (courants dans les mésocyclones supercellulaires). Le flux sortant d’air froid quitte la zone de traîne de la ligne de squall vers le jet de niveau moyen, ce qui facilite les processus de courants descendants.
Indicateurs de temps violentModification
Les lignes de squall graves s’inclinent généralement en raison de la formation d’un système de haute pression de méso-échelle plus fort (un méso-haut) dans la zone convective en raison d’un fort mouvement descendant derrière la ligne de squall, et pourrait se présenter sous la forme d’une rafale descendante. La différence de pression entre l’anticyclone de méso-échelle et les pressions inférieures à l’avant de la ligne de grain provoque des vents violents, qui sont les plus forts là où la ligne est la plus arquée.
Une autre indication de la présence de temps violent le long d’une ligne de grain est sa transformation en une configuration d’onde d’écho de ligne, ou LEWP. Un LEWP est une configuration spéciale dans une ligne d’orages convectifs qui indique la présence d’une zone de basse pression et la possibilité de vents destructeurs, de gros grêlons et de tornades. À chaque coude du LEWP se trouve une zone de basse pression de méso-échelle, qui peut contenir une tornade. En réponse à un très fort écoulement sortant au sud-ouest de la dépression de mésoéchelle, une partie de la ligne est bombée vers l’extérieur, formant un écho en arc. Derrière ce renflement se trouve la zone de haute pression de mésoéchelle.
Représentation sur les cartesEdit
Les lignes de grain sont représentées sur les analyses de surface du National Weather Service comme un motif alterné de deux points rouges et d’un tiret étiqueté « SQLN » ou « SQUALL LINE ».