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Ondes de gravité au-dessus du ciel de l'Antarctique

LES SCIENCESLA PHYSIQUEOndes de gravité au-dessus du ciel de l'Antarctique

Les origines des mystérieuses ondulations appelées ondes de gravité au-dessus du ciel de l'Antarctique ont été découvertes pour la première fois

Les scientifiques ont détecté des ondes de gravité au-dessus l'Antarctique ciel en 2016. Ondes de gravité, jusqu'alors inconnues, sont caractéristiques de grandes ondulations balayant continuellement l'atmosphère supérieure de l'Antarctique sur des durées de 3 à 10 heures. On sait que ces ondes se produisent fréquemment en se propageant dans l'atmosphère terrestre et qu'elles ont également tendance à disparaître après des durées. Cependant, au-dessus de l'Antarctique, ces vagues sont très persistantes, comme le montrent les observations périodiques des scientifiques. On les appelait "ondes de gravité" car elles étaient principalement formées par la force de la terre. la gravité et sa rotation et ils se sont étendus sur 3000 kilomètres dans la couche de mésosphère. Les principales couches de l'atmosphère terrestre sont la troposphère, la stratosphère, la mésosphère et la thermosphère étant la couche la plus élevée. À ce stade en 2016, les chercheurs étaient encore incapables de comprendre l'origine de ces ondes. Il est cependant crucial de localiser les origines des ondes de gravité afin de comprendre les connexions entre les différentes couches de l'atmosphère terrestre qui pourraient alors nous fournir de précieuses informations sur la façon dont l'air circule autour de notre planète.

Tracer les origines des ondes de gravité

Dans une étude publiée dans Journal of Geophysical Research, le même groupe de chercheurs ont combiné leurs observations en temps réel avec des informations théoriques et des modèles pour générer des indices sur les ondes de gravité1. Ils ont proposé deux explications possibles pour les origines probables (comment et où se sont-elles formées) de ces ondes de gravité « persistantes ». La première proposition est que ces ondes proviennent soit d'ondes plus petites de niveau inférieur dans le niveau atmosphérique sous la mésosphère, c'est-à-dire la stratosphère (30 miles au-dessus de la surface de la Terre). Les vents qui descendent des montagnes fournissent une poussée à ces ondes de gravité de niveau inférieur, les faisant grossir et les vagues finissent par remonter plus haut dans l'atmosphère. Une fois que les ondes de gravité atteignent la fin de la stratosphère, elles se brisent et s'excitent comme des ondulations dans un océan, générant ainsi de plus grosses vagues avec une longueur horizontale allant jusqu'à 2000 kilomètres (tandis que les plus petites vagues inférieures se situent à 400 miles) et s'étendent considérablement dans la mésosphère. Ce moyen particulier de formation peut être qualifié de « génération de vague secondaire ». Les auteurs ont observé que les ondes secondaires se forment de manière plus persistante en hiver qu'à d'autres moments et sont donc supposées se produire aux latitudes moyennes à élevées dans les deux hémisphères. Une deuxième possibilité alternative suggérée par les chercheurs est que les ondes de gravité proviennent du vortex polaire tourbillonnant. Ce vortex est une zone de basse pression qui tourne et envahit le ciel de l'Antarctique pendant l'hiver. Cette forme de vent et de météo circule en hiver autour du pôle Sud. De tels vents rotatifs à grande vitesse peuvent modifier les ondes de gravité de faible niveau lorsqu'ils se déplacent vers le haut dans l'atmosphère ou peuvent même générer des ondes secondaires. Les auteurs déclarent que l'une ou l'autre de leurs suggestions sur les origines des ondes de gravité pourrait être exacte et qu'une conclusion concrète pourrait encore nécessiter des recherches supplémentaires.

Recherche dans l'Antarctique froid

Pour comprendre les origines à l'aide de la première proposition, la théorie de Vadas des ondes de gravité secondaires a été considérée ainsi qu'un modèle à haute résolution développé par les chercheurs et une théorie a ensuite été formulée. Les chercheurs ont exécuté des modèles informatiques, des simulations et des calculs. Ils ont également utilisé les installations du système lidar – une méthode de mesure à base de laser – pour laquelle ils ont survécu à des vents froids puissants et à des températures inférieures à zéro en Antarctique. Le programme Antarctique américain et le programme Antarctique Nouvelle-Zélande les ont financés pendant une période de huit ans en Antarctique. Le système lidar est très puissant et robuste et a la capacité de déterminer la température et la densité dans diverses régions de l'atmosphère. Il peut enregistrer avec succès les perturbations causées par les ondes de gravité. La technique est très utile pour enregistrer les régions de l'atmosphère qui sont les plus difficiles à observer autrement. L'étude des ondes atmosphériques au pôle Sud est importante pour l'improvisation de modèles climatiques et météorologiques qui peuvent être utilisés à la fois à des fins d'enregistrement en temps réel et de recherche. Même l'énergie et la quantité de mouvement des ondes de gravité peuvent être mesurées par de puissants systèmes lidar.

Cette étude suggère que les ondes de gravité affectent la circulation globale de l'air dans l'atmosphère, ce qui affecte ensuite les températures et le mouvement des produits chimiques influençant le changement climatique. Les modèles climatiques actuels disponibles ne rendent pas complètement compte de l'énergie de ces vagues. Il est important d'en savoir plus sur la stratosphère pour comprendre les effets sur la couche d'ozone qui se trouve principalement dans la région inférieure de la stratosphère. Une compréhension claire des ondes de gravité, en particulier de la façon dont les ondes secondaires sont générées, peut nous aider à améliorer les modèles de simulation informatique actuels. Les auteurs reconnaissent d'autres théories parallèles disponibles2 à partir de 2016, ce qui suggère que les vibrations de la plate-forme de glace de Ross en Antarctique, causées par les vagues de l'océan, peuvent être responsables de la création de ces ondulations et ondulations atmosphériques. L'étude actuelle a aidé à former une image claire du comportement atmosphérique mondial, bien que de nombreux mystères doivent encore être résolus. Une combinaison d'observations et de modélisation informatique peut aider à percer de nombreux autres secrets de cet univers.

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{Vous pouvez lire le document de recherche original en cliquant sur le lien DOI ci-dessous dans la liste des sources citées}

Sources)

1. Xinzhao C et al. 2018. Observations lidar des ondes de gravité stratosphériques de 2011 à 2015 à McMurdo (77.84 °S, 166.69 °E), Antarctique : Partie II. Densités d'énergie potentielles, distributions log-normales et variations saisonnières. Journal de recherche en géophysiquehttps://doi.org/10.1029/2017JD027386

2. Oleg A et al. 2016. Vibrations de résonance de la plate-forme de Ross et observations d'ondes atmosphériques persistantes. Journal of Geophysical Research : physique de l'espace.
https://doi.org/10.1002/2016JA023226

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Équipe SCIEU
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