Vitesse convective

La vitesse convective exprime l'ordre de grandeur des ascendances thermiques.

Soit H le flux de chaleur sensible de surface (en W/m²), $c_p$ la capacité thermique massique de l'air et ρ sa masse volumique. On peut exprimer le flux de chaleur sensible q (en K.m/s) avec la formule suivante :

$q=\frac{H}{C_p\rho }$

q est équivalent à une température multipliée par une vitesse.

Soit $Z_m$ l'épaisseur de la couche convective, on appelle alors vitesse convective $w_{\ast }$ la quantité suivante :

$w_{\ast }={\left(\frac{q{Z}_{m}g}{{\theta }_v}\right)}^{\frac{1}{3}}$

où ${\theta }_v$ est la température potentielle virtuelle de la parcelle d'air.

On peut aussi définir le flux de flottabilité B₀ exprimé en m²s¯³

$B_0=\frac{gq}{{\theta }_v}=\frac{gH}{C_p\rho {\theta }_v}$

On a alors simplement :

$w_{\ast }=(B_0{Z}_m{)}^{\frac{1}{3}}$

Typiquement, l'énergie solaire reçue par unité de surface en milieu de journée est de l'ordre de Modèle:Unité. En supposant une surface sèche (flux de chaleur latente nul) et avec un sol à l'équilibre (flux de chaleur dans le sol nul), on peut poser H=Modèle:Unité. Soit Cp=Modèle:Unité la chaleur spécifique de l'air à pression constante, et ρ=Modèle:Unité la densité de l'air dans les conditions normales de température et de pression, on a alors :

$B_0=\frac{9,81m/s^2\times 365W/m^2}{1006J/K/kg\times 1.2kg/m^3\times 300K}=0.00988\times 10^{-2}{m}^2{s}^{-3}$

On considère une journée où les ascendances plafonnent à $Z_m=2000m$.

On obtient alors $w_{\ast }=(2000m\times 0.01m^2{s}^{-3}{)}^{\frac{1}{3}}=2.7m/s$

Cette valeur correspond à la vitesse ascensionnelle d'une ascendance thermique par une bonne journée de vol à voile.

Voir aussi

• Énergie potentielle de convection disponible comme estimé de la vitesse convective.

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