Météorologie

Bases

Circulation atmosphérique sur la planète

Les rayons du soleil réchauffent la Terre de façon disparate: les régions équatoriales et tropicales recoivent davanatage d'énergie solaire que les régions situées aux latitudes moyennes ou aux pôles.

Les tropiques reçoivent plus d'énergie qu'ils n'en réémettent, tandis que les pôles en réémettent plus qu'ils n'en reçoivent. Les tropiques deviendraient donc de plus en plus chauds et les pôles de plus en plus froids, s'il n'y avait pas d'échanges de chaleur entre les régions du monde. C'est ce déséquilibre thermique entre les latitudes qui génère la circulation de l'atmosphère et des océans: la chaleur est redistribuée des zones les plus chaudes vers les zones plus froides par l'atmosphère (à 60%) et par les courants océaniques (40%).

La circulation atmosphérique

Pour que ce transfert de chaleur ait lieu, on peut penser simplement que la circulation de l'air serait la suivante: il s'élève au niveau des tropiques, voyage vers les pôles en altitude, redescend au niveau de la surface aux pôles, et retourne vers l'équateur au niveau du sol. Ce modèle de circulation atmosphérique fut proposé par Hadley dans les années 1700.

2. Si la Terre ne tournait pas sur elle-même et qu'elle n'éatit pas inclinée par rapport aux rayons solaires, la circulation atmosphérique serait plutôt simple. Mais que la météorologie serait ennuyeuse! he global circulation would be simple (and the weather boring) if the Earth did not rotate and the rotation was not tilted relative to the s.

Mais la Terre tourne... et elle est inclinée par rapport aux rayons du soleil. Et les masses océaniques sont bien plus importantes dans l'hémisphère sud que dans l'hémisphère nord. Tout ceci complique sévèrement la circulation. Au lieu d'être relativement simple (un flux unique de l'équateur vers les pôles en altitude, et retour au niveau du sol, comme dans les figures ci-dessus), la circulation est composée de trois "parties" appelées cellules, dans chacun des hémisphères. Ces trois cellules sont appelées la cellule équatoriale (dite aussi cellule de Hadley), la cellule de latitude moyenne, et la cellule polaire.

Figure 5:
1. Cellule tropicale (cellule de Hadley) - Mouvement de l'air des basses latitudes vers l'équateur, qui se réchauffe, s'élève verticalement à l'équateur puis voyage dans la haute atmosphère dans la direction des pôles; cette cellule caractérise les climats tropicaux et subtropicaux.  
2. Cellule de moyenne latitude (dite aussi cellule de Ferrel) - Cette cellule de circulation a été décrite par Ferrel au 19ème siècle. L'air y circule vers les pôles et vers l'est au niveau de la surface terrestre, et retourne en altitude vers l'équateur et vers l'ouest. 
3. Cellule polaire - L'air s'élève et se dirige vers les pôles en altitude. Arrivé aux pôles, l'air redescend et est à l'origine des hautes pressions polaires. A la surface l'air redescend vers les latitudes plus basses. Les vents de surface dans la cellule polaire sont dirigés vers l'est.

Ce modèle constitué de trois cellules dans chaque hémisphère est aussi une simplification de la circulation atmosphérique réelle. Néanmoins c'est un modèle qui permet de décrire avec assez de justesse les caractéristiques majeures du climat.

Les caractéristiques à la surface au sein de la circulation atmosphérique globale

Les principaux vents:
A cause de la force de Coriolis qui dévie les mouvements vers leur droite dans l'hémisphère nord, les flux d'air dans les 3 cellules sont déviés. On aboutit ainsi à des vents de directions caractéristiques dans chaque hémisphère :
· Les alizés: vents d'est dans les tropiques
· Les vents d'ouest aux latitudes moyennes
· Les vents d'est aux pôles

Zone de convergence intertropicale (ZCIT) :
Près de l'équateur, les alizés de chaque hémisphère se rencontrent, dans une zone appelée zone de convergence intertropicale. On y trouve un temps chaud et humide, des vents faibles, et c'est là que se trouvent les majeurs forêts pluviales tropicales. Cette zone se déplace suivant les saisons: vers le nord en juillet, vers le sud en janvier.

Latitudes subtropicales:
C'est la région située entre les alizés (vents d'est) et les vents d'ouest dominants. Les vents y sont souvents faibles. En anglais elle s'appelle "horse latitudes" car les bateaux, qui n'y avancaient pas, étaient souvent obligés de jeter leurs chevaux par dessus bord, à cause du manque de nourriture et d'eau ! 

Front polaire:
Le front polaire se trouve entre les vents d'est polaires et les vents d'ouest dominants.

Ceintures de pression:
Aux trois cellules de circulation atmosphériques sont associées des "ceintures de pression" :
· Ceinture équatoriale de basse pression – Dans la zone de convergence intertropicale, les pressions sont faibles à cause de l'élévation de l'air. Cet air ascendant crée des nuages et des précipitations
· Ceinture subtropicale de haute pression – Aux latitudes subtropicales, là où l'air descend, les pressions sont hautes, le ciel est clair et il y a peu de précipitations. Regardez un atlas: c'est à ces latitudes que vous trouverez des déserts, car l'air qui descend est chaud et sec.
· Ceinture subpolaire de basse pression – Une ceinture de basse pression est associé au front polaire.
· Ceinture polaire de haute pression – Hautes pressions car l'air des régions polaires est froid et dense.  

Comme on l'a vu, ce modèle de circulation atmosphérique à 3 cellules est une simplification de la réalité. Les vents ne sont pas toujours exactement identiques et les ceintures de pression non plus!

7. Ceintures de pressions "théoriques"
Voici une Terre imaginaire, uniforme, avec des ceintures de pression régulières.

Cliquez pour agrandir !

8. Ceintures de pression réelles
Les ceintures de pression sont en réalité perturbées par la présence des continents.
Les zones de basses et hautes pressions ne sont pas toujours permanentes.

La réalité est différente de la situation schématique, pour trois raisons essentielles : 
· La surface terrestre n'est pas uniforme et lisse. Il existe des différences de température, donc de pression, à cause des alternances océans/continents 
· Les flux d'air sont aussi instables et peuvent fabriquer des tourbillons
· Le soleil n'est pas toujours au dessus de l'équateur, et se trouve perpendiculaire à la surface située entre 23.5N et 23.5S selon le moment de l'année.

On parle donc de systèmes de haute et de basse pression semi-permanents.  Ils sont nommés ainsi car leur intensité et leur position varient tout au long de l'année.

En hiver
· Hautes pressions polaires au dessus de la Sibérie et du Canada
· Anticyclones du Pacifique et des Açores (qui font partie de la ceinture de haute pression subtropicale) , dépressions des îles aléoutiennes et de l'Islande

En été
· L'anticyclone des Açores se déplace vers l'ouest et s'intensifie pour devenir l'anticyclone des Bermudes
· Les hautes pressions du Pacifique elles aussi se déplacent vers l'ouest  et s'intensifient
· L'anticyclone polaire est remplacé par une dépression 
· Mousson au dessus de l'Asie du sud

A propos de cette page:

auteur: Vera Schlanger - Hungarian Meteorological Service
relecteur scientifique: Dr. Ildikó Dobi Wantuch / Dr. Elena Kalmár - Hungarian Meteorological Service, Budapest
dernière version:  2004-02-12

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