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Cours météo - Le vent


 

Le vent représente la vitesse à laquelle une particule d’air présente dans l'atmosphère est soumise. Il prend naissance sous l'effet des différences de températures et de pression. Plus la différence de pression entre deux masses d'air est importante et plus le vent sera important. Au contraire si la pression reste constante (marais barométrique), les vents demeureront faibles. Les courants d'air horizontaux sont en moyenne beaucoup plus importants que les verticaux. La vitesse verticale moyenne des vents ne dépasse pas quelques dizaines de centimètres par seconde, contre 10 m/s pour la vitesse horizontale ; toutefois, à l'échelle locale, en présence de reliefs importants et à l'intérieur des systèmes convectifs, elle peut atteindre des valeurs extrêmes, jusqu'à 40 m/s (dans des supercellules)...

 

 

1 | Comment mesure t-on le vent ?

 

Les données de vent sont classifiées selon deux informations : la vitesse et la direction selon le plan horizontal. En général l’unité du système international pour la vitesse est le mètre par seconde (m/s), or en ce qui concerne la vitesse du vent en météorologie, on utilise le plus souvent les kilomètres par heure (km/h) et les nœuds pour la météorologie maritime.

 

1 m/s = 3.6 km/h -- 1 km/h = 0.5 nœuds

 

Concernant la direction du vent, on indique d’où vient le vent. Pour cela on utilise le plus souvent une rose des vents où est indiqué le Nord, le Sud, l'Ouest et l'Est (parfois plus).

 

Rose des vents

 

Les mesures de vent sont recueillies par les stations météorologiques avec des appareils adaptés comme l'anémomètre (équipé d'une girouette). Cet instrument possède une partie mobile qui entre en mouvement autour d’un axe sous l’effet d’un flux d’air. La girouette indique la direction d’où vient le vent alors que l’anémomètre est quant à lui constitué de trois coupelles qui tournent plus ou moins vite selon la pression exercée par l’air.

 

Les données de vent sont recueillies par l'anémomètre de trois manières :

 

  • Le vent instantané ; qui correspond à la vitesse de déplacement du vent à un instant précis qui permet d’enregistrer les rafales de vent.

     

  • Le vent moyen ; calculé dans un intervalle de temps plus ou moins précis en fonction de son utilisation qui correspond à la moyenne de la vitesse instantanée du vent.

 

  • La vitesse maximale est la vitesse instantanée la plus forte enregistrée lors des rafales de vent les plus puissantes.

 

En météorologie, seuls les vents horizontaux sont mesurés par les instruments. La composante verticale, appelée vitesse verticale n’est pas mesurée, car elle est peu mesurable par les stations météorologiques.

 

 

2 | Les principales causes du vent

 

A. Les gradients de pression

 

Il existe de fortes variations de température entre les zones équatoriales et les régions polaires qui engendrent des gradients de densité de l'air (car une masse d'air froid est plus dense qu'une masse d'air chaud) et donc des gradients de pression atmosphérique.

Il en découle des mouvements de l'air présents à l'échelle planétaire. Les vents ainsi générés ont un rôle principal : celui de transporter de la chaleur depuis les régions équatoriales vers les zones polaires pour compenser le déséquilibre thermique. Seulement, l'équilibre thermique n'est jamais atteint, car le rayonnement solaire l'en empêche ;aucun équilibre ne peut donc être atteint de façon durable.

 

 

B. Vent induit par la rotation de la Terre

 

La rotation de la Terre intervient dans la déviation, à l'échelle planétaire, des courants aériens : vers la gauche dans l'hémisphère sud et vers la droite dans l'hémisphère nord. La force responsable de cette déviation est la force de Coriolis qui dépend à la fois de la vitesse de la masse d'air et de la latitude concernée. Dans les régions équatoriales la force de Coriolis est faible, les vents soufflent donc des hautes vers les basses pressions sans être déviés.

Ceci dit, aux latitudes tempérées et près des pôles, les vents ont tendance à suivre les lignes isobares en tournant dans le sens des aiguilles d'une montre autour des anticyclones dans l'hémisphère nord et dans le sens anti-horaire autour des dépressions.

Près du sol, les forces de frottement sont plus importantes ; ainsi la vitesse du vent décroît suivant la verticale pour atteindre une valeur quasi nulle à la surface. Les régions polaires et tempérées sont exposées à cette décroissance des vents qui se traduit par une réduction de la force de Coriolis ; le vent est alors dévié vers les basses pressions.

 

Schéma montrant comment les vents sont déviés pour donner une circulation anti-horaire dans l’hémisphère nord autour d’une dépression

 

Schéma montrant comment les vents sont déviés pour donner une circulation anti-horaire dans l’hémisphère nord autour d’une dépression. La force de gradient de pression est en bleu, celle de Coriolis en rouge et le déplacement en noir.

 

 

C. L'écoulement du vent

 

L'écoulement du vent

 

Le vent s'écoule de façon plus ou moins régulière et peut-être caractérisé par différents régimes.

 

Nous parlerons d’écoulement laminaire lorsque l'air est peu agité, les lignes de courant disposées en couches parallèles et quand le vent est régulier.

 

Dans le cas de l'écoulement turbulent, l'air est agité de façon désordonnée, le vent est alors très irrégulier en direction et en vitesse (les fluctuations peuvent atteindre des valeurs importantes sur des temps relativement brefs).

 

Pour finir, l'écoulement est anarchique lorsque les vents se déplacent dans tous les sens à cause de la turbulence due aux frottements contre les massifs montagneux par exemple, et aux perturbations associées à la présence de barrières orographiques ou de mouvements convectifs.

 

 

3 | Le courant-jet

 

En haute tropopause, un tube de vents très forts s’observe dans les moyennes latitudes : le courant-jet ou jet stream. Il existe différents courants-jets (voir carte ci-dessous).

Situé à des altitudes évoluant entre 6 et 15 km, le courant-jet ondule autour de la planète en ayant des phases d’accélération ou de décélération. Ces différentes phases rythment le temps de chaque parcelle de notre planète. Dans les zones les plus actives du courant-jet, les vents peuvent y atteindre plus de 500 km/h comme lors de la tempête du 27 décembre 1999 où à la verticale de Brest, une rafale de 529,2 km/h a été mesurée par radiosondage à 8 138 m du sol !

 

Cette tempête illustre bien les dangers dûs au vent ; celui-ci peut parfois atteindre des valeurs remarquables, comme par exemple lors des cyclones les plus actifs.

 

Le courant jet

 

 

4 | L'échelle de Beaufort

 

En 1805, Francis Beaufort a imaginé une échelle capable de décrire assez précisément les effets du vent sur la mer. Il en est ressorti une échelle de mesure empirique comportant 13 niveaux (de 0 à 12) auxquels on associe une vitesse moyenne de vent et une description de l’état de la mer. Par la suite, des critères liés aux conditions sur terre furent ajoutés pour étendre son utilisation.

 

Échelle de Beaufort

 

 

5 | Quelques informations complémentaires

 

A. Des vents à toutes les altitudes dans l'atmosphère

 

En météorologie, les vents synoptiques de grandes échelles se distinguent des vents régionaux.

Les vents généraux reflètent la circulation atmosphérique et la position des centres d'action. Comme nous l'avons dit précédemment, on distingue une zone de vent calme à proximité de l’Équateur. Ces vents sont très réguliers et sont dirigés par la ceinture des anticyclones subtropicaux. Dans les moyennes latitudes, là où le gradient thermique est le plus intense, des vents d’ouest forts s’observent, notamment sur les océans.

Sous l’effet du relief, du champ de pression et des variations thermiques, des vents régionaux influencent grandement le temps des régions où ils se produisent. Ces vents sont généralement dynamisés par le rétrécissement du relief. Par exemple la Tramontane, le Mistral et l’Autan font partie des vents régionaux les plus présents et les plus importants. La Tramontane et le Mistral sont des vents venus du nord qui s'engouffrent dans les vallées et qui prennent de la vitesse au rétrécissement du relief. L'Autan quant à lui souffle du Roussillon vers la plaine toulousaine en occasionnant parfois des vents tempétueux dans le midi toulousain.

 

 

B. Facteur de refroidissement éolien (windchill)

 

Ce facteur représente l'effet combiné du vent et de la température de l'air sur la perte de chaleur corporelle. Par exemple, quand la température atteint -15°C et que nous sommes en présence d'un vent fort, nous avons la sensation d'avoir plus froid, car nous perdons l'humidité présente à la surface de notre peau. Voici un tableau représentant la température ressentie en fonction de la température ambiante et du vent.

 

Windchill

 

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