Formation du vent
MÉTÉOROLOGIE
Le vent, un phénomène complexe
Le vent se forme de la différence de température entre deux masses atmosphériques. Le globe terrestre en mouvement et les irrégularités géographiques contribuent ensuite son évolution.
Si la surface de la Terre était sans aucun relief, uniforme et stationnaire, la circulation atmosphérique serait relativement simple.
Que se passe-t-il quand un mélange gazeux comme l'air s'échauffe brutalement ?
Les divers composants moléculaires qui constituent l'air, comme l'azote, l'oxygène, et l'hydrogène s'agitent. Les chocs entre les molécules sont tels, qu'elle s'éloigne les unes des autres : le mélange gazeux perd alors de sa densité. Un gaz chaud est moins dense, plus léger qu'un gaz froid. C'est ce principe qui régit l'apparition des vents sur notre planète.
Les différences de pression
Lorsqu'une masse d'air se réchauffe sous l'effet des rayons du soleil ou au contact d'un milieu chaud, elle devient plus légère, et monte. En altitude, la masse d'air se refroidit et descend de nouveau. Pendant ce temps, la Terre en rotation a légèrement pivoté sur elle-même. La masse d'air redescend ainsi plus à l'est si elle se trouve dans l'hémisphère nord, plus à l'ouest si elle se situe dans l'hémisphère sud.
À l'endroit où l'air a été réchauffé, une zone de basse pression (ou dépression) se forme. Là où l'air froid descend se crée à l'inverse une zone de haute pression, plus connue sous le nom d'anticyclone. Mécaniquement, un fluide tend à rétablir une pression homogène entre toutes ces zones : la masse d'air quitte donc les anticyclones pour se diriger vers la dépression.
Ces grands principes sont à la base des mouvements généraux de l'air, mais ils sont constamment entravés par bon nombre de phénomènes locaux, dont les effets s'accumulent, et la force de Coriolis.
Rotation de la Terre et force de Coriolis
Un autre facteur clé dans la formation du vent est la rotation de la Terre sur son axe.
La force de Coriolis, provoqué par la rotation de la Terre, dévie les corps qui se déplacent à la surface de notre planète, vers la droite dans l'hémisphère nord et vers la gauche dans l'hémisphère sud. En conséquence, les vents qui tournent autour du centre d'un cyclone le font dans le sens inverse à celui des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère nord, dans le sens des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère sud.
Cette déviation influe sur la direction du vent et contribue à la formation de systèmes de vents dominants, tels que les alizés ou les courants-jets.
La topographie
La topographie d'une région peut également influencer la formation du vent. Les montagnes, les vallées, les océans et les terres peuvent créer des conditions particulières qui modifient la direction et l'intensité du vent. Par exemple, lorsque l'air rencontre une montagne, il est forcé de s'élever, ce qui peut entraîner la condensation de l'humidité et la formation de nuages et de précipitations. De plus, les différences de température entre les océans et les terres peuvent générer des brises marines et des brises terrestres.
Les effets locaux
Les zones urbaines peuvent générer des microclimats et des turbulences qui affectent la vitesse et la direction du vent.
La circulation atmosphérique globale
La circulation atmosphérique fait référence aux mouvements de l'air à grande échelle dans l'atmosphère terrestre. Elle est principalement due aux différences de température, de pression et d'humidité à travers la planète. La circulation atmosphérique est un élément clé du système climatique de la Terre et joue un rôle essentiel dans la distribution de la chaleur, de l'humidité et des substances chimiques à travers le globe.
Le fait que la Terre soit chauffée de façon irrégulière par le soleil constitue le principal moteur de circulation atmosphérique de la planète ; c'est aussi ce phénomène qui donne naissance au modèle de circulation de l'air selon trois types de cellules, de Hadley, de Ferrel et polaire.
- La cellule de Hadley (ou équatoriale) est un mode de circulation de l'air ressemblant à un tapis roulant, qui prédomine dans l'atmosphère tropicale ; elle est liée aux alizés, aux bandes pluvieuses tropicales, aux déserts subtropicaux et aux jet-streams ;
- La cellule de Ferrel (ou tempérée) a trait aux flux de surface dans la zone tempérée, et donc dans une zone des vents d'ouest entre 30 et 60 ° de latitude ;
- La cellule polaire, entre 60 °N et le Pôle Nord, donne des vents souvent irréguliers et faibles.
Direction et force du vent
Les vents vont donc toujours dans la direction du gradient barrique, à savoir le rapport entre la différence de pression des deux points de la Terre et la distance qui les sépare. Plus cette différence est élevée, plus le vent sera fort, et inversement, plus les deux points sont éloignés l'un de l'autre, moins le déplacement d'air sera violent.
La vitesse du vent est plus forte, si le gradient barrique est élevé entre le point d'où le vent est parti et celui où ils se dirigent, en d'autres termes, plus la différence de pression entre les deux points est élevée. En fonction de sa vitesse et de ses effets, on classe le vent d'après l'échelle de Beaufort, créé en 1805 par l'amiral du même nom.
L'échelle de Beaufort
L'échelle de Beaufort comporte 13 niveaux, allant de 0 à 12, qui sont définis en fonction de la vitesse du vent et de ses effets observables.
Niveau 0 - Calme : La fumée monte verticalement. Il n'y a pratiquement aucun mouvement de l'air et les feuilles et les drapeaux pendent sans bouger.
Niveau 1 - Très légère brise : Le vent est perceptible sur le visage, mais il n'a que peu d'effet sur les autres objets. Les feuilles bougent légèrement, mais les drapeaux restent flasques.
1 à 3 nœuds (1,85 à 5,55 km/h)
Niveau 2 - Légère brise : Le vent peut faire bouger les petites branches d'arbres. Les drapeaux commencent à se déployer, mais sans flotter complètement.
4 à 6 nœuds (7,41 à 11,11 km/h)
Niveau 3 - Petite brise : Les feuilles et les drapeaux sont constamment en mouvement, et les grandes branches d'arbres se balancent légèrement. Les drapeaux flottent partiellement.
7 à 10 nœuds (12,96 à 18,52 km/h)
Niveau 4 - Jolie brise : Les branches d'arbres de taille moyenne sont en mouvement constant, et il y a une légère résistance lorsque l'on marche contre le vent. La poussière et les papiers peuvent être soulevés, et les drapeaux flottent complètement.
11 à 16 nœuds (20,37 à 29,63 km/h)
Niveau 5 - Bonne brise : Les arbres commencent à siffler, et il y a une résistance notable lorsque l'on marche contre le vent. Les vagues se forment à la surface de l'eau, et de petites crêtes se forment.
17 à 21 nœuds (31,48 à 38,89 km/h)
Niveau 6 - Vent frais : Les grands arbres sont agités, et le sifflement du vent devient plus fort. Les grosses vagues se forment à la mer, et elles commencent à déferler.
22 à 27 nœuds (40,74 à 50 km/h)
Niveau 7 - Grand frais : Les branches d'arbres s'agitent fortement, et il devient difficile de parapluie. Les vagues déferlent et produisent de l'écume, et le bruit du vent est perceptible.
28 à 33 nœuds (51,85 à 61,12 km/h)
Niveau 8 - Coup de vent : Les arbres sont secoués, et il est difficile de marcher contre le vent. La mer est houleuse avec de grosses vagues qui déferlent et produisent beaucoup d'écume.
34 à 40 nœuds (62,96 à 74,08 km/h)
Niveau 9 - Fort coup de vent : Les grosses branches se cassent, et les petits arbres peuvent être déracinés. La mer est agitée avec de hautes vagues et une mer de crête blanche.
41 à 47 nœuds (75,93 à 87,04 km/h)
Niveau 10 - Tempête : Des arbres entiers sont déracinés, et les toitures peuvent être endommagées. La mer est très agitée avec de grosses vagues qui déferlent violemment.
48 à 55 nœuds (88,89 à 101,85 km/h)
Niveau 11 - Violente tempête : Des dégâts majeurs se produisent, tels que la destruction partielle des bâtiments et des arbres déracinés. Les vagues sont énormes avec beaucoup d'écume, et la visibilité est réduite par la pluie et les embruns.
56 à 63 nœuds (103,7 à 116,67 km/h)
Niveau 12 - Ouragan : Des dégâts catastrophiques se produisent, tels que la destruction totale des bâtiments et des arbres dévastés. La mer est en furie avec des vagues géantes, et la visibilité est très réduite par la pluie et les embruns.
Plus de 63 nœuds (Plus de 116,67 km/h)