Catégorie : météo

Les dépressions des régions tempérées proviennent en grande partie des changements du jet Stream polaire, ce dernier confronte le déplacement de la masse d’air froid de la cellule polaire et de la masse d’air plus chaud de la cellule de Ferrel.

Les cellules convectives fonctionnent un peu comme des engrenages, l’air chaud prend de l’altitude, en montant il refroidit, en refroidissant il devient plus dense, s’alourdit et redescend. Si la terre était plus petite il y aurait moins de cellules convectives.

 

 

Le jet Stream polaire est plus fort et plus bas en altitude par rapport au jet Stream subtropical. Les jet Stream suivent une trajectoire circulaire ondulée autour du globe, formant de forts vents d’ouest à cet endroit.

 

 

Le jet Stream polaire ne souffle pas à vitesse constante, n’avance pas de façon rectiligne et n’est donc pas régulier. Il change de vitesse selon ses virages ou ses méandres comme une rivière, provoquant l’entassement ou la dispersion d’air selon les endroits. Quand il y a entassement on parle de convergence(tendance à faire descendre de l’air à la surface), et dispersion on parle de divergence(créer des appels d’air depuis la surface). Ces deux cas de figure sont à l’origine des fronts froids et chauds rencontrés dans une dépression.

Les dépressions sont évolutives et migratrices, dans l’hémisphère Nord elles se forment la plupart du temps près des côtes Américaines dans l’Atlantique Ouest, évoluent sur l’océan et finissent leur vie en Europe du Nord ou à l’Est de la Méditerranée.

1)Les ingrédients d’une dépression

D’après la loi de Buys-Ballot, on sait que le vent tourne dans le sens inverse des aiguilles d’une montre autour des dépressions dans l’hémisphère Nord(inversement dans le Sud).

En altitude le vent suit les lignes isobares(lignes d’égale pression atmosphérique)et en surface avec les frottements, le vent rentre dans la dépression en formant environ un angle de 20° avec les lignes isobares. Avec un frottement plus important(sur terre)cet angle va augmenter.

 

vue d’une dépression en coupe:

 

La divergence du jet Stream provoque un appel d’air en surface.

 

 

Ce qui caractérise aussi une dépression, c’est la présence des fronts à l’intérieur. Il y a deux types de fronts, le front chaud et le front froid, et deux zones appelées le secteur froid et le secteur chaud(car une dépression n’est autre que la rencontre d’un courant d’air froid et d’un courant d’air chaud sous influence de Coriolis). Pour les dépressions plus « matures » on trouve en plus un front occlus et un point triple.

Sur les cartes météo isobares les fronts chauds sont en rouge et les fronts froids en bleu(j’ai plus de stylo bleu du coup…), mais ils sont symbolisés de la même façon. Le point triple est le point de rencontre des fronts.

 

 

 

Quand une dépression se forme, au début il n’y a pas de front occlus et les fronts chaud et froid sont très écartés. En vieillissant, le front froid plus rapide rattrape le front chaud créant le front occlus qui augmente au fur et à mesure que le secteur chaud est rattrapé, et le point triple se décale de plus en plus par rapport au centre de la dépression. Plus la dépression prend de l’âge et plus les fronts vont tourner dans la dépression dans le même sens que le vent.

Front occlus: quand la masse d’air froid a rattrapé la masse d’air chaud, l’air chaud plus léger a été expulsé en altitude. Ces fronts sont généralement caractérisés par une forte couverture nuageuse et de la pluie, moins de vent.

Front froid: quand l’air froid chasse l’air chaud en altitude, cela amène des conditions instables de vent et de visibilité. C’est généralement l’endroit où il y a le plus de vent avec la présence de grains dans une dépression.

Front chaud: Ici l’air chaud monte doucement sur l’air froid, amenant une augmentation progressive de la couverture nuageuse.

2)Les nuages rencontrés

On rencontre différents types de nuages dans une dépression selon l’endroit où l’on est, de plus le baromètre est aussi un outil précieux pour se situer par rapport à ce centre d’action.

1. Arrivée du front chaud: on observe tout d’abord les cirrus précurseurs(nuages d’altitude en forme de cheveux, filaments)avec une baisse de la pression atmosphérique. Plus les cirrus sont « courbés » plus il y a de chances de voir la situation se dégrader rapidement. Pour l’instant le temps reste clair avec une bonne visibilité. Ensuite viennent les cirrostratus(aussi en altitude), nuages formés de particules de glace ressemblant à des veines blanches, les  seuls capables de produire un halo autour du soleil ou de la lune. Si le halo diminue, c’est signe de pluie, d’arrivée du secteur chaud. A ce stade la pression diminue encore et la visibilité à son tour diminue.

2. Secteur chaud: la couverture nuageuse descend et se couvre encore plus, la pression continue de diminuer. Juste avant le front chaud on voit des altostratus(voile grisâtre à travers lequel le soleil ou la lune peut apparaître comme un disque flou)le ciel s’obscurcit. Le front chaud amène une stabilisation de la pression atmosphérique et une couverture nuageuse basse et sombre avec de la pluie(stratus, nimbostratus). Dans le secteur chaud on trouve les stratus qui sont les nuages les plus bas, formant un voile uniforme; la pression est toujours stable et la visibilité est faible. En général dans le secteur chaud les vents viennent d’Ouest ou Sud-Ouest(hémisphère Nord).

3. Front froid: l’arrivée du front froid amène une petite baisse suivie d’une remontée de la pression atmosphérique. La couverture nuageuse encore épaisse se découvre un peu, les grains arrivent. Au front froid on note la présence des cumulonimbus(nuages très étendus verticalement, source de vent fort et de rafales), une remontée rapide de la pression et une augmentation de la visibilité qui se réduit à nouveau sous les grains. Au front froid on note aussi la plupart du temps une bascule du vent au Nord-Ouest.

3)Vie d’une dépression

Jeunesse: les fronts se mettent en place, la pression diminue et l’angle entre les fronts est très ouvert. Le centre de la dépression est superposé avec le point triple, des précipitations apparaissent au niveau des fronts.

Maturité: la dépression se déplace plus vite(entre 15 et 40 nœuds environ), le front froid commence à rattraper le front chaud créant le front occlus, et le point triple se sépare du centre de la dépression. Le vent devient plus fort au front froid, et montre une bascule significative.

Vieillissement: Occlusion importante avec l’approche près de la côte, le centre de la dépression ralentit ou s’arrête. Les pluies augmentent à l’occlusion et le vent est moins marqué dans la dépression, la bascule de vent au front froid est moins significative.

Fin: les fronts ne sont plus différenciés, la dépression ne bouge plus et les fronts ou ce qu’il en reste continuent de tourner dans la dépression tête en bas.

4)La règle des vents croisés

Cette règle bien pratique et assez efficace est un petit plus pour se positionner dans une dépression, et donc pouvoir anticiper la météo à venir(ici, pour l’hémisphère Nord).

On se place face au vent de surface. Avec les vents d’altitude(indiqué par les nuages d’altitude, les cirrus par exemple), on peut avoir des indices sur le déplacement de la dépression:

.Si les vents d’altitude arrivent de la droite, le front chaud approche.

.Si ils arrivent de la gauche, la dépression s’éloigne.

.Si vent surface/altitude sont parallèles, à quelque degrés près bien sûr, et de même sens on est dans le secteur chaud(mais bon en général dans le secteur chaud on ne voit pas les nuages d’altitude, on sait que l’on y est avec la pression stable et la couverture nuageuse dense, basse et pourrie…).

.Si parallèles et de sens contraire, ou est dans le secteur froid, le Nord de la dépression.

Remarque: une houle résiduelle marquée d’Ouest peut aussi être un indice supplémentaire pour l’arrivée d’une dépression.

Il y a plein de bouquins qui expliquent très bien le fonctionnement des dépressions comme « météo et stratégie, croisière et course au large » de Jean-Yves Bernot, le bloc marine est pas mal aussi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

On les retrouve surtout à l’Ouest des océans dans leur région intertropicale. Ils se manifestent surtout à la fin de l’été(septembre dans l’hémisphère Nord et février/mars dans le Sud). Dans l’Atlantique Nord la saison des cyclones se déroule de juillet à novembre; le nombre de cyclones varie beaucoup d’une année à l’autre. On leur donne toujours un prénom féminin…

1)Formation

Le premier stade est la dépression tropicale, elle nécessite plusieurs facteurs pour se mettre en place. La température de la mer doit faire plus de 26°C sur une épaisseur de 50 mètres au moins, il doit y avoir une faible zone dépressionnaire en surface. une zone faiblement anticyclonique en altitude doit être là, et la variation de vent entre la surface et l’altitude doit être faible. Le cyclone fonctionne un peu comme une cheminée qui aspire l’air en surface et le rejette en altitude, cette cheminée ne doit pas être « coupée » par des vents trop forts sur sa longueur. La force de Coriolis doit être suffisamment forte(en-dessous de 5° de latitude il y a beaucoup moins de chances de rencontrer un cyclone).

2)Fonctionnement

L’air en périphérie est aspiré vers le centre de la dépression tropicale et bouge en spirale avec Coriolis(dans l’hémisphère Nord en sens inverse des aiguilles d’une montre). Près du centre les vents viennent dans toutes les directions et montent, cette région c’est le mur de l’œil du cyclone là où c’est le plus violent(au centre même l’air est calme). Les cyclones, même si ils rappellent la forme de nos dépressions des régions tempérées sont différents. Ils sont moins grands(500 à 1000km de diamètre)et ils se déplacent assez lentement(5 à 15 nœuds environ). Le diamètre de l’œil fait environ une cinquantaine de kilomètres. Ce phénomène ne peut pas se manifester sur terre ou sur des mers froides.

3)Quelques trucs

La zone dangereuse lors de la saison des cyclones est la zone de rayon correspondant à 24 heures de déplacement du cyclone. On peut aussi diviser le cyclone en deux parties(demi-cercle dangereux où la vitesse du vent s’ajoute à celle du cyclone, et l’autre demi-cercle):

Les cyclones sont classés selon l’échelle de Saffir-Simpson en 5 classes, l’intensité du cyclone peut aller de 64 nœuds(seulement!)en classe 1 à plus de 136 nœuds(les gars sortez la bible et serrez les fesses!)en classe 5.

 

 

Il permet d’anticiper les phénomènes météorologiques en partie, et de se placer par rapport aux centres d’action(anticyclones, dépressions). Pour avoir une analyse complète de la vue d’ensemble il faut combiner cet outil avec l’état du ciel(types de nuages, visibilité), la direction du vent synoptique et l’état de la mer, on peut aussi y intégrer les changements de température ou d’humidité. Mais même seul, c’est un outil précieux indispensable pour prévoir l’évolution du temps et pour la sécurité.

1)La pression atmosphérique

Le baromètre nous indique la pression atmosphérique en hectopascals. Cette pression induite par le poids de l’air sur un point donné a été découverte par un élève de Galilée, Evangelista Torricelli, grâce à son invention du baromètre à mercure et inspiré par Benedetto Castelli, autre disciple de Galilée spécialisé en hydrologie. En gros Torricelli s’est aperçu que le poids de l’atmosphère créait une pression quasi constante sur la surface de la terre, et que cette pression était du coup quantifiable avec des fluides, déformables sous la contrainte d’une force.

On retrouve un peu le même principe en plongé où la pression augmente d’une atmosphère terrestre tout les 10 mètres environ(à la surface de la mer la pression est de 1 bar, soit environ 1013 hpa, et à 20 mètres de profondeur elle est de 3 bar, soit environ 3040 hpa) plus l’on va en profondeur et plus le poids de la colonne d’eau au-dessus de notre tête est conséquent. Heureusement que le poids de l’air l’est beaucoup moins!

Sachant qu’une masse d’air chaud est moins dense donc plus légère par rapport à une masse d’air froid, plus dense donc plus « lourde », on comprend vite l’utilité du baromètre pour anticiper les arrivées des centres d’action(masse d’air chaude apparentée aux dépressions, air froid aux anticyclones). En fait si on voit le baromètre baisser il va en général indiquer l’arrivée d’une dépression, si il grimpe il va indiquer la venue de conditions anticycloniques.

La pression atmosphérique peut s’illustrer avec l’équation des gaz parfaits:

Pression(pascals)*Volume(en m3)=Masse(en Kg)*R*Température(en Kelvin)

R est la constante du gaz, la valeur de R pour de l’air sec est de 288 et de la vapeur d’eau 460 environ. 0 Kelvin=-273,15°C.

2)Types de baromètres

Il existe des baromètres à mercure, à eau, à gaz(utilise la déformation d’un fluide sous la pression pour établir leur mesure). Sur les bateau on trouve surtout soit les baromètres classiques en laiton dit « anéroÏdes » et les instruments électroniques qui fonctionnent avec la déformation d’une capsule à vide.

Les baromètres anéroïdes utilisent une enceinte métallique hermétiquement close, vide d’air. Une membrane montée sur cette enceinte se déforme avec la pression et un mécanisme retranscrit l’information obtenue sur un cadran avec une aiguille.

3)Utilisation en navigation

Pour étalonner correctement son baromètre, on peut prendre une mesure de la pression atmosphérique à la capitainerie la plus proche par exemple, et rajouter la correction suivante:

Correction(hpa)=0,12*différence d’altitude(en mètres)

La différence d’altitude est celle entre notre baromètre et celui de référence pris pour l’étalonner. Si le baromètre est plus bas que le baromètre de référence on additionne la correction.

La variation de pression plus ou moins rapide indiquée est très importante, à chaque ligne écrite dans le livre de bord il faut noter les changements du baromètre. Plus la pression change rapidement, plus le vent risque de monter(cela est valable autant pour une baisse que pour une augmentation de la pression, l’important c’est la vitesse de variation).

Sous nos latitudes moyennes(environ 45° de latitude), on peut dire à peu prêt que:

.Un changement de 5 hpa en 1 heure annonce au moins 50 nœuds(bon là il vaut mieux plier les gaules et rentrer…).

.Un changement de 3 hpa en 1 heure annonce environ 40 nœuds.

.Un changement de 3 hpa en 3 heures annonce environ 25 nœuds.

Si nous sommes plus bas en latitude, pour une même vitesse de changement de pression, il y aura encore plus de vent; si nous sommes plus haut en latitude, pour une même variation il y aura moins de vent. Cela est je pense dût à la force de Coriolis moins importante au fur et à mesure que l’on s’approche de l’équateur.

 

1)La brise thermique

Elle a pour origine une différence de température entre l’air au-dessus de la mer et l’air au-dessus de la terre. Cet écart provoque un mouvement de circulation de l’air sous forme d’une petite cellule convective; l’air chaud de terre plus léger va s’élever, créant un appel d’air du large pour combler le trou.

L’eau met plus de temps que la surface terrestre pour se réchauffer au fur et à mesure de la journée. La brise commence à s’établir généralement en début d’après-midi quand la terre a eu du temps pour chauffer suffisamment. La brise thermique choisit toujours le chemin le plus court pour s’établir, au début souvent perpendiculaire à la côte, elle tourne à droite en cours de journée en mollissant(environ 5/10° par heure)pour finir parallèle et s’arrête en début de soirée la plupart du temps. Cette brise se caractérise par la présence de cumulus(nuages en forme de bouts de coton à basse altitude) sur la côte et pas sur l’eau, quand ces nuages sont très développé c’est signe que la brise va bientôt cesser.

Ce phénomène nécessite plusieurs facteurs combinés pour exister: il faut une différence significative de température entre terre et mer, un vent synoptique inférieur à 15 nœuds, de l’ensoleillement prolongé, un horizon clair au large, une côte basse et l’orientation du vent synoptique doit en gros venir de la côte pour ne pas casser le courant de pente(règle des quadrans).

2)Les grains

Ces nuages modifient la force et l’orientation du vent synoptique sur leur passage, on distingue deux types de grains:

.Les grains non-pluvieux

Ils fonctionnent un peu comme un aspirateur qui pompe l’air de surface en altitude, créant un vent local. Parfois en mer quand on croise un grain orageux, on a même l’impression que le grain se déplace en sens inverse du vent ressenti. En fait le vent ressenti est celui qui est pompé vers le grain.

En mouvement

Ce vent local additionné au vent synoptique crée le vent en vecteur vert. Le vent est plus fort en haut du grain et plus faible en bas sur le schéma. Dans l’hémisphère Nord les grains se déplacent de droite à gauche quand on est face au vent synoptique(à cause des forces de frottement moindres en altitude).

.Les grains pluvieux

Contrairement aux grains sans pluie, cette fois on va trouver plus de vent en bas du grain et moins en haut(cf schéma).

3)Les effets de site

Le relief côtier comme on l’a vu au début modifie parfois le vent synoptique avec sa température, mais sa forme influe aussi.

.Pour les côtes basses(exemple Bretagne Sud)

Avec les forces de frottement plus importantes le vent prend de la gauche en se rapprochant de la côte.

.côtes moyennement élevées

Quand le vent est perpendiculaire à la côte et vient du large il crée une zone sans vent appelé « coussin » à proximité de la côte. Si il vient de terre il induit aussi une zone sans vent, le « dévent »; plus la côte est élevée et plus cette zone sera grande.

Pour les côtes élevées comme la Corse par exemple, les différences d’altitude changent la nature des masses d’air.

4)Effet de pointe et effet Venturi

L’effet de pointe se sens au niveau des cap, l’effet Venturi se rencontre aux embouchures(exemple golfe du Morbihan, détroit de Gibraltar). Ces phénomènes ayant pour cause la forme du relief côtier augmentent la force du vent synoptique.

Le vent ne se déplace jamais directement des hautes pressions vers les basses pressions, il est dévié à cause du mouvement de rotation de la terre. La force de Coriolis résulte de ce mouvement.

1)Dans un cadre à 2 dimensions

Le mouvement est une notion relative, il dépend du lieu d’observation de ce dernier. On va prendre l’exemple du tourniquet.

Quand Bernard lance la balle à Jacky(veuillez pardonner mon manque d’inspiration pour les prénoms mais bon…), un observateur situé en dehors du tourniquet verra la balle avec une trajectoire rectiligne.

En revanche pour ces derniers, la trajectoire de la balle sera déviée vers la droite(donc pour un observateur placé dans le référentiel tourniquet).

Sur terre c’est presque la même chose, le tourniquet symbolise la terre en rotation et le chemin de la balle représente le déplacement du vent(ou du courant). Pour l’hémisphère sud il suffit de reprendre le même schéma en inversant le sens de rotation du tourniquet, la balle(le vent)sera alors dévié vers la gauche.

2)Dans un cadre à trois dimensions

La force de Coriolis dépend de trois paramètres: la masse du corps en mouvement, sa vitesse et sa latitude. Elle peut s’écrire sous la forme d’équation:

Fc=2*m*(vecteur vitesse*vecteur vitesse angulaire)

La vitesse angulaire est celle de la terre(environ 15 degrés par heure). On remarque que l’équation comporte une multiplication de vecteurs, pour trouver la norme du vecteur obtenu le calcul est:

||vecteur vitesse||*||vecteur vitesse angulaire||*sin(L)

L est la latitude du corps en mouvement.

Remarque: comme la fonction sinus est symétrique par rapport au point 0( dans un repère cartésien)alors on peut déduire que plus l’objet est proche de la latitude 0, plus la force de Coriolis diminue jusqu’à s’annuler à l’équateur. Au contraire, la force de Coriolis est plus importante près des pôles.

 

 

Il y a une bonne illustration du phénomène Coriolis avec le pendule de Foucault(la première expérience a eu lieu au panthéon, il y en a un à Paris qui fonctionne en permanence je crois…). Je ferai un petit truc dessus plus tard c’est assez marrant(on peut notamment savoir sa latitude suivant la vitesse de rotation du pendule).

 

 

 

 

L’atmosphère terrestre se divise en différentes couches, pour les phénomènes météo l’une d’entre elles va nous concerner particulièrement: la Troposphère. Elle s’étend en altitude jusqu’à une quinzaine de kilomètres à l’équateur à son maximum, et elle constitue le terrain de jeu des centres d’action en météo. La limite de la troposphère s’appelle la tropopause.

1)Le vent

L’air étant un très mauvais conducteur thermique, le réchauffement de l’atmosphère inégal à la surface du globe va générer des sortes de courants d’air chaud et des courants d’air froid. Ces courants vont se déplacer et agir sur la météo d’une façon différente. Les courants chauds, moins denses donc plus légers, vont avoir tendance à « monter » contrairement aux courants froids, plus denses donc plus lourds. Les limites entres ces courants vont créer ce qu’on appelle des fronts. Le vent est le résultat d’un échange entre ces masses d’air.

2)Les principaux systèmes

Sous nos latitudes tempérées moyennes la météo s’organise autours de deux systèmes principaux: les anticyclones et les dépressions. Les anticyclones correspondent à des masses d’air denses, sèches et froides, relativement stationnaire, et les dépressions des masses d’air chaudes et plutôt humides, relativement mobiles. Quelque soit l’hémisphère, l’air circule toujours des hautes pressions(donc les anticyclones)vers les basses pressions(les dépressions).

3)Lois fondamentales

.Loi de Buys-Ballot: Dans l’hémisphère nord quand on se place face au vent, on a les basses pressions à sa droite. Dans l’hémisphère sud c’est l’inverse. Pour résumer dans l’hémisphère nord le vent tourne dans le sens inverse des aiguilles d’une montre autour des dépressions, et dans le sens horaire autour des anticyclones(c’est le contraire pour l’hémisphère sud).

.Force de Coriolis: Elle est engendrée par le mouvement de rotation de la terre. Elle dévie vers la droite les mouvements de grandes masses(vents et courants marins)dans l’hémisphère nord et vers la gauche dans l’hémisphère sud.