Anonyme
Comment nait une dépression atmosphérique. Les grands systèmes météorologiques 3/6
Sur ce sujet, les articles précédents:
http://www.voiles-aventures.com/news/2018/04/les-grands-systemes-meteorologiques-1-6
A une grande échelle nous avons une zone de haute pression de part et d’autre des tropiques. En Atlantique, pour l’hémisphère Nord, c’est l’Anticyclone des Açores et pour l’hémisphère Sud l’Anticyclone de st Hélène. Près des pôles, les vents dominants sont d’ouest. Entre les anticyclones nous avons le vent des marins, ils viennent de l’EST, ce sont les Alizés NORD et SUD en fonction de l’hémisphère. Enfin, entre les deux Alizés, il y a la fameuse zone mythique, tant redoutée par les premiers marins embarqués pour une transatlantique, le pot au noir ou ZIC (zone intertropicale de convergence).
La planète est divisée en méridien avec le méridien de Greenwich pour ligne 0°et 360° et en parallèle avec l’équateur comme ligne 0° dans l’hémisphère Nord comme dans l’hémisphère Sud.
En dehors de ces généralités que, peu ou prou, nous constatons la reproduction périodique, cyclique ou en continue, la météo qui nous intéresse et beaucoup moins générale.
Toutefois, même à l’échelle du plaisancier, ces lois générales s’appliquent et vont nous permettre de comprendre et surtout interpréter la carte météo (grib) que vous recevez sur votre lecteur de carte.
Une mappe monde a peu de chance de nous être d’une grande utilité pour définir votre route idéale mais la carte de zone réduite à quelques miles ne sera pas plus utile si ce n’est pour prévoir votre garde-robe pour les heures à venir mais sans en comprendre la raison.
Dans une grande traversée, pour réussir une prévision à quelques jours, la carte météo couvrant une semaine de navigation, attention nous ne parlons pas de prévision à huit jours, mais bien d’une zone géographique qui inclue votre voyage pendant, au minimum, les huit à dix jours prochains, est nécessaires. Les cartes de situation quotidienne peuvent vous permettre d’ajuster vos prévisions.
Les navigations côtières sont soumises à des influences micro géographiques qui peuvent largement perturber les grands systèmes, allant jusqu’à en inverser les conclusions. Nous détaillerons ces phénomènes dans un chapitre spécifique.
Prenons d’abord l’interprétation d’une dépression et d’un anticyclone.
Les différents schémas, valables pour l’hémisphère Nord, n’auront qu’une inversion de sens de rotation entre les basses et hautes pressions.
Le fameux sens de rotation est la conjonction de trois forces.
1°- La force d’attraction de l’air des hautes pressions vers les basses pressions (« la nature ayant horreur du vide, l’air en surplus dans les HP va essayer de combler le manque d’air dans les BP »). Cette force est applicable aux systèmes Anticyclonique comme à un système dépressionnaires (Force A). Dans la Dépression, nous avons constaté que la pression la plus faible étant en son centre l’air sera attiré vers ce centre (Convergence) avec une vigueur et une vitesse d’autant plus grande que les gradients isobariques seront rapprochés (définition Isobare et gradient Isobariques réf : 01)
2°- D’un autre coté l’air froid, par sa densité (et les systèmes cellulaires) va aussi avoir un mouvement ascendant (Force B)
La terre tourne sur son axe entrainant par frottement toute la masse d’air de la dépression lui imprimant à son tour un mouvement d’Est en Ouest (Force G)
Cela donnera la fameuse force (Fc), (réf : 02) sans oublier que cette explication est valable sur la planète entière mais donne des résultats inverses dans l’hémisphère Sud.
Schéma simplifier pour la force de Coriolis dans l’hémisphère Nord
Dans le schéma ci-contre nous voyons l’évolution de la pression et le rapprochement des isobares indiquant très clairement l’accélération des vents.
N’oublions pas que notre planète tourne sur son axe et imprime un effet de rotation à ce mouvement de l’air (comme à l’eau) vers le centre de la dépression. L’explication de ce phénomène est le résultat d’une étude Sur les équations du mouvement relatif des systèmes de corps Sur les équations du mouvement relatif des systèmes de corps (1835) du mathématicien français Gaspard-Gustave Coriolis au 19° siècle que l’on appelle tout naturellement la Force de Coriolis.
Grâce à la notion de quantité énergétique captée ou occultée, il y a réchauffement ou refroidissement des masses d’air de l’atmosphère et donc ces températures différentes qui les amènent à se rencontrer, voir à se confronter. Ce phénomène s’appelle les lignes de front. Si une masse d’air chaud se déplace à la rencontre d’une masse d’air frais cette ligne s’appelle un font chaud matérialisée sur la carte par une ligne entrecoupée de demi-cercles. Si au contraire c’est la masse d’air froid qui rattrape une zone chaude, ce phénomène s’appelle un front froid et est matérialisé sur les carte par une ligne entrecoupée de triangle pointu (le moyen simple mnémotechnique pour s’en rappeler : pensez qu’une point pique comme le froid). Enfin le front occlus matérialisé par le mélange des deux lignes représente un mouvement quasi nul ou les températures ont tendance à se rejoindre
Mais comment nait une dépression :
Ces graphiques vous expliquent comment fonctionne une dépression ou un anticyclone en vous donnant le sens du vent et sa force. Mais pour prévoir l’arrivée d’une dépression, l’élément météorologique le plus intéressant pour un voilier en croisière, encore faut-il savoir décrypter le phénomène de sa conception jusqu’à sa naissance et même sa maturité.
Première étape, sa conception. Comme pour la naissance de n’importe quel être, cela commence par une rencontre.
Dans notre cas, c’est la rencontre entre de l'air chaud venu de l'équateur et de l'air froid venu du pôle qui sert de moment concepteur. Cette rencontre est appelée la Cyclogenèse.
- La masse d'air chaud qui prend naissance dans les régions équatoriales est légère et donc va s'élever. (Il faut se souvenir que l'air chaud contient plus de vapeur d'eau que l'air froid.)
- La masse d'air froid qui est générée au niveau des pôles, est plus lourde que la masse d’air chaud et va donc se positionner au plus près du sol. Cette masse tend à s'écouler vers l'équateur alors que l'air chaud se dirige vers les pôles en prenant de l’altitude (raison première du courant d'altitude dit courant-jet, la deuxième cause de ce courant est la vitesse de rotation de la terre sur elle-même (1 670 km/h).
Dans un état stable, la masse d'air chaud ne pouvant se mélanger à de l'air froid, Il n'y a pas de "conflit" entre ces masses.
La rotation de la terre et sa forme de globe distribuent une vitesse de surface différente entre le pôle, d’où vient l’air froid, et l’équateur, d’où vient l’air chaud. Ces différentes vitesses provoquent des turbulences qui apparaissent spontanément au fil des heures, de petits tourbillons se développent. Ils permettent à l'air chaud et à l'air froid de dépasser la barrière quasi-infranchissable du courant-jet et s’écouler en formant des fronts froids ou chauds.
Cette perturbation se fait en plusieurs étapes :
Dans un premier temps grâce à l’apparition des turbulences, l'air froid va pouvoir s'écouler vers le sud en rampant au niveau du sol ou le cantonne sa densité. A l'inverse, l'air chaud va progresser vers le nord, ou, au contact de l'air froid et grâce à sa densité plus faible, il aura tendance à contourner ce mur en s'élevant. Cette ascension est très lente, la pente étant de 1 à 2% maximum. Cette surface de confrontation est ce que nous appelons un « front ». Quand la masse d’air chaud repousse la masse d’air froid (la partie droite de la fig. 02) le front est dit « front chaud » L'inclinaison de la pente étant faible, le front chaud peut être très étendu, mais toujours d'une activité très modérée à modérée tout en entrainant la naissance de nuages (les nuages prochain article).
En s'élevant, l'air chaud va créer un "vide", ou l'air froid va s'engouffrer, prenant la direction de la zone dépressionnaire. Du fait de la rotation de la Terre et particulièrement de l’effet Coriolis que nous avons vus précédemment, il ne se dirige pas directement sur cet espace vide, mais infléchira fortement sa trajectoire sur la gauche dans le sens contraire des aiguilles d'une montre (et inversement pour l'hémisphère sud).
Nous avons vu que l’air froid progresse au ras du sol et dans le cas présent il n'a aucun mal à se glisser sous la masse d'air chaud en la repoussant plus rapidement en altitude. L’angle de progression de l'air froid sous l'air chaud est une surface est près de 3 fois plus incliné que celle obtenue avec la progression de l'air chaud sur l'air froid (autour de 5%). Le refroidissement est par conséquence plus important et les nuages plus actifs montre la naissance du front froid, avec une bande nuageuse plus étroite et plus active que pour le front chaud, mais surtout la formation d’une zone dépressionnaire associée. Tout ce qui se trouve dans l’entourage va être attiré vers son centre, augmentant ainsi l’occlusion nuageuse et poursuivant son phénomène de baisse de température en occultant, entre autres, la chaleur apportée par le soleil.
Réf : 01
Un Isobare ou ligne isobarique est la ligne tracée en joignant les relevés de pression identique autour du centre dépressionnaire (matérialisé sur la carte par un L ou D) ou anticyclonique (matérialisé sur la carte par un H ou A) chaque isobare réuni les mesures de pression (généralement) de 5 en 5 hectopascals (Hp)
Gradient Isobarique est la distance qui sépare chaque isobare
(Réf : 02)
- est la masse du corps,
- est un vecteur unitaire parallèle à l'axe de rotation,
- est la vitesse angulaire instantanée de rotation,
- est la vitesse relative du corps par rapport au référentiel en mouvement (voir accélération de Coriolis).