LA DYNAMIQUE DES MASSES ATMOSPHERIQUES

 

3 – LES MOUVEMENTS DE L’ATMOSPHERE

3.1 - La troposphère : une couche d'air instable

Située à la base de l'atmosphère, la troposphère est animée de puissants mouvements qui brassent l'air en permanence : des mouvements verticaux, liés à des contrastes de températures (processus convectifs) et des mouvements horizontaux, engendrés par des différences de pression atmosphérique au niveau du sol.

Les mouvements d'air verticaux  

La densité de l'air dépend de sa température : l'air chaud plus léger s'élève; au contraire l'air froid, plus lourd se tasse vers le sol.
Ainsi, au contact du sol, dans certaines régions, l'air s'échauffe, devient donc plus léger et s'élève : il se produit une ascendance. En montant, l'air se détend car la pression de l'air est moindre et se refroidit (décroissance de la température avec l'altitude). Le mouvement ascendant se poursuit jusqu'à ce que l'air ait atteint la température du milieu environnant.
L'ampleur du mouvement dépendra de l'échauffement de l'air au départ mais aussi de son degré d'hygrométrie. En effet, un air sec voit sa température diminuer de 1°C tous les 100m, alors que pour un air saturé en eau, la température ne diminue que de 0,5°C tous les 100 m car la condensation de l'eau au cours de l'ascendance libère de la chaleur.
Inversement, de l'air plus froid que l'air ambiant, plus lourd, va descendre vers le sol, se comprimer et se réchauffer : on parle de subsidence.

Les déplacements d'air horizontaux

Dans les régions d'ascendance, la pression atmosphérique est inférieure à la moyenne estimée à 1015 hectopascals, il se forme une dépression. Au contraire, dans les zones de subsidence, la pression atmosphérique s'élève : il y a formation d'un anticyclone.
La répartition spatiale des hautes et des basses pressions varie au cours de l'année et constitue le champ de pression.
Les météorologistes, pour les besoins de la prévision, établissent régulièrement des cartes de pression atmosphériques où les lignes isobares relient tous les points qui sont à la même pression atmosphérique.

Le vent est un déplacement horizontal de l'air engendré par la force de pression qui tend à déplacer l'atmosphère des zones de hautes pressions vers les zones de basses pressions pour parvenir à une pression uniforme. Cette force de pression est perpendiculaire en chaque point aux lignes isobares, dirigée des hautes vers les basses pressions et son intensité est d'autant plus grande que la différence de pression est élevée.
Le vent devrait donc converger vers le centre d'une dépression et diverger à partir du centre d'un anticyclone. Or, on constate que le vent au sol circule parallèlement aux lignes  isobares.
Ceci est la conséquence de la rotation de la Terre.  

Dans l'hémisphère nord, la rotation de la Terre introduit une force supplémentaire, la force de Coriolis qui provoque sur tout objet en mouvement, une déviation vers la droite et dans l'hémisphère sud, une déviation vers la gauche. Cette déviation est nulle à l'équateur et maximale aux pôles.
Cette force, parfaitement négligeable dans la vie courante (les trains restent bien sur leurs rails par exemple), ne l'est plus pour les grands mouvements atmosphériques et océaniques.
On peut décrire  les mouvements de l'atmosphère en faisant l'hypothèse qu'en tout point les forces de pression et de Coriolis s'équilibrent. On parle de l'hypothèse géostrophique.  

D'après cette hypothèse, le mouvement de l'atmosphère ne se fait pas perpendiculairement aux isobares mais tangentiellement. L'air ne circule pas des hautes vers les basses pressions mais tourne autour des centres dépressionnaires et des centres anticycloniques. Dans l'hémisphère nord, le vent tourne dans le sens contraire des aiguilles d'une montre autour d'un centre dépressionnaire et dans le sens des aiguilles d'une montre autour d'un anticyclone. Dans l'hémisphère sud, les mouvements du vent sont inversés.  

La vitesse du vent

La vitesse du vent est d'autant plus rapide que les différences de pression sont fortes et qu'elles se font sur de courtes distances (lignes isobares rapprochée). La latitude joue également un rôle important. On peut exprimer cette vitesse par l'échelle anémométrique de Beaufort. L'échelle est graduée de 0 (vent nul) à 12 (ouragan).