Glossaire

cellule de Hadley

  Curieux  

Que ce soit en surface ou en altitude, la circulation de l'air atmosphérique à l'échelle globale — celle de notre planète — peut être envisagée comme la résultante de deux mouvements conjugués : une circulation zonale qui, selon la zone méridienne considérée, progresse vers l'ouest ou vers l'est en suivant grossièrement la direction des parallèles terrestres, et une circulation méridienne qui se dirige tantôt vers les régions équatoriales, tantôt vers les régions polaires en suivant à peu près la direction des méridiens terrestres. Or, dans chacun des deux hémisphères, la circulation méridienne de l'air au sein de la zone méridienne intertropicale se poursuit continûment à travers un système particulier rassemblant de très vastes cellules convectives, que l'on appelle les cellules de Hadley. Ces cellules, soulevant l'air équatorial à haute altitude, transportent vers les zones tempérées l'excédent de l'énergie auparavant accumulée sous forme de chaleur et d'humidité par cet air ; puis, une fois retombées à basse altitude, elles retournent vers les tropiques en se chargeant à nouveau de la même énergie, procurée directement et indirectement par le rayonnement solaire .

Les cellules de Hadley portent le nom du savant anglais George Hadley, qui a effectivement conçu, en 1735, une circulation méridienne des vents se fondant sur des ascendances thermiques à l'équateur et des subsidences thermiques aux pôles et expliquant la formation des alizés par la rotation de la Terre ; leur existence, toutefois, a d'abord été pressentie par l'astronome anglais Edmond Halley, auteur de la première carte des vents sur l'océan en 1686.


  Initié  

Les alizés dans les cellules de Hadley

Dans une cellule de Hadley, la partie inférieure de la boucle de convection est constituée par les vents alizés, et plus particulièrement par ceux d'entre eux qui ont suivi un parcours suffisamment long au-dessus des océans Atlantique, Indien ou Pacifique pour s'être fortement chargés en humidité : se dirigeant vers le sud-ouest (pour l'hémisphère Nord) ou le nord-ouest (pour l'hémisphère Sud) tant que la force de Coriolis reste non négligeable et qu'ils n'ont pas franchi l'équateur géographique, ces vents des deux hémisphères finissent par confluer et se rencontrer dans la zone de convergence intertropicale. Là, leur apport en mouvement, en chaleur et en humidité procure à l'air équatorial l'énergie nécessaire pour se soulever par convection humide jusqu'à des altitudes très élevées, atteignant la tropopause et dépassant couramment 16 km ; cette accumulation de développements convectifs à très grande échelle spatio-temporelle produit le pot au noir, rassemblement d'énormes "tours" de cumulonimbus caractéristiques des régions équatoriales humides, qui apparaît nettement sur les images satellite.

Il convient de rappeler que cette zone de convergence, loin de toujours coïncider avec le voisinage de l'équateur géographique, peut s'enfoncer profondément dans l'un des hémisphères, au point d'y faire renaître l'action de la force de Coriolis : les vents qui prolongent les alizés provenant de l'autre hémisphère sont alors déviés en sens inverse — vers le sud, puis le sud-est pour les vents venus de l'hémisphère Nord, vers le nord, puis le nord-est pour ceux venus de l'hémisphère Sud ; c'est ce phénomène, en particulier, qui conduit à la mise en place des régimes climatiques de mousson. Quel que soit le tracé de la zone de convergence intertropicale, cependant, cette convergence se traduit toujours par la conversion de l'énergie fournie par les alizés en une énergie potentielle : celle acquise par l'air ascendant après qu'il a été soulevé jusqu'à la tropopause ; cet air tropical de haute altitude est alors fortement asséché, puisque la convection a provoqué des précipitations massives consécutives à la condensation de la vapeur d'eau qu'il contenait auparavant à basse altitude.


Les cellules de Hadley en altitude

Dans les cellules de Hadley, l'air asséché obtenu en haute altitude par soulèvement convectif de l'air équatorial tend à se diriger vers le nord pour l'hémisphère Nord, vers le sud pour l'hémisphère Sud, du fait qu'à pareilles hauteurs, les surfaces isobares s'affaissent peu à peu en direction des pôles (rappelons que si l'on ne tenait pas compte de la rotation de la Terre, les vents souffleraient en ligne directe des hautes pressions vers les basses pressions). Ainsi se forme dans chaque hémisphère un courant général descendant lentement en direction des régions tempérées, et qui puise une part de son énergie cinétique dans l'énergie potentielle précédemment acquise lors de la convection, principalement dans les régions de la haute troposphère où s'organisent des vents de direction opposée à celle des alizés et appelés pour cette raison les contre-alizés : l'ensemble de ces mouvements, qui forme la partie supérieure de la cellule convective constituée par une cellule de Hadley, est précocement dévié vers le nord-est (dans l'hémisphère Nord) ou le sud-est (dans l'hémisphère Sud) sous l'action de la force de Coriolis, jusqu'à ce qu'il se fonde enfin dans la circulation générale d'ouest qui accompagne la grande zone dépressionnaire spécifique des régions tempérées ; ce passage des directions sud-ouest ou nord-ouest à la direction ouest, marqué par la présence de courants-jets relativement stables, s'effectue à la lisière des zones subtropicales, vers 30 à 35° de latitude.

Toutefois, une partie du courant de haute altitude est prise dans les subsidences générées par des centres d'action anticycloniques subtropicaux et redescend en se réchauffant vers la basse troposphère où, partant des flancs sud-est (dans l'hémisphère Nord) ou nord-est (dans l'hémisphère Sud) de ces centres d'action, elle redonne naissance aux alizés. Ceux-ci sont alors des vents secs, et le resteront s'ils soufflent au-dessus de régions continentales arides ; ailleurs, et tout particulièrement au-dessus des océans, ces vents se chargeront non seulement de chaleur sensible, mais aussi de chaleur latente grâce à l' évaporation, et ils apporteront ainsi l'énergie nécessaire à l'accomplissement d'un nouveau cycle d'une cellule de Hadley.