Glossaire

convergence

  Curieux  

Comme le rappelle l'article de La météo de A à Z relatif à la divergence, le déplacement d'une parcelle de fluide de volume U , durant l'intervalle de temps très bref qui va de t à t + δt , peut s'interpréter comme la composition de quatre types de mouvement. Trois d'entre eux, en fait, sont communs aux corps solides et aux corps fluides : ce sont la translation, la rotation et la déformation. Le quatrième — la divergence — est spécifique des fluides : dans ce mouvement, les points M de la parcelle s'écartent ou se rapprochent tous d'un même centre O en se déplaçant dans le même sens et à la même vitesse suivant des rayons OM portés par des demi-droites qui restent fixes. Alors, si pendant l'intervalle de temps δt le volume de la parcelle passe de U à U + δU , la divergence se mesurera par un nombre égal à la vitesse de variation relative du volume de la parcelle, soit ( δU / U ) / δt ; plus exactement, la "divergence (de la vitesse du fluide) en O à l'instant t " est estimée par la valeur que prend à cet instant le nombre précédent pour une parcelle de volume U centrée en O, sachant que les trois autres types de mouvement contribuant au mouvement élémentaire de cette parcelle n'ont aucune incidence sur la variation de U . On montre que le nombre évaluant ainsi la divergence admet une expression mathématique très simple, fonction des variations spatiales des composantes de la vitesse du fluide en O à l'instant t .

Aux alentours d'un point O de l'espace, le comportement du fluide est fort différent suivant que la divergence en O est positive ou négative : dans le premier cas, δU est positif et le fluide subit une expansion, les points de la parcelle tendant à diverger à partir de O ; dans le second, au contraire, δU est négatif et le fluide se contracte, les points de la parcelle tendant à converger vers O. Cette distinction est consacrée par le vocabulaire, où l'on réserve le terme de "divergence", soit à l'expression mathématique de la divergence dans son sens général, soit aux cas où l'on est certain que le nombre calculé grâce à cette expression est positif ou nul : chaque fois que l'on sait que ce nombre est négatif, c'est le terme de "convergence" qui est employé de préférence à la locution "divergence négative". Cet usage vaut en particulier en météorologie pour la convergence horizontale du vent V , synonyme de "divergence horizontale négative", telle que div V < 0="" :="" sur="" une="" surface="" horizontale="" (par="" exemple="" celle="" du="">niveau moyen de la mer), la convergence horizontale à l'instant t en un point O de cette surface exprime la vitesse de diminution relative ( δS / S ) / δt de l'aire d'une surface horizontale élémentaire (S) centrée en O à l'instant t , transportée par le vent et ayant respectivement pour aires les nombres S à l'instant t et S + δS — avec δS négatif — à l'instant t + δt qui le suit presque aussitôt ; cette décroissance de l'aire de la surface (S) accompagnant le mouvement de l'atmosphère au voisinage de O révèle une interaction entre le flux d'air horizontal d'une part, et d'autre part un courant vertical par lequel s'évacue l' air chassé de la surface (S) à la suite de la contraction de celle-ci. La description précédente est pratiquement transposable au cas où, au lieu d'examiner une surface strictement horizontale, on travaille en coordonnée pression sur la surface quasi horizontale que représente une surface isobare de pression atmosphérique p donnée : dans ce cas, le nombre que l'on substitue à la convergence horizontale est la "divergence isobare négative" ou convergence isobare , telle que div p V < 0.="" on="" montre="" qu'en="" un="" point="" o="" de="" l'atmosphère="" ou="" de="" la="" surface="" terrestre,="" la="" divergence="" du="" vent="" (identique="" à="" sa="" divergence="" horizontale)="" et="" sa="" divergence="" isobare="" ont="" à="" chaque="" instant="" le="" même="" signe="" :="" en="" particulier,="" il="" est="" équivalent="" de="" dire="" qu'il="" y="" a="" alors="" en="" o="" convergence="" horizontale="" ou="" convergence="" isobare,="" et="" ces="" deux="" nombres,="" en="" fait,="" diffèrent="" peu="" l'un="" de="">


  Initié  

Mouvements de l'air et convergence horizontale

La convergence, a-t-on remarqué, est le nom attribué à la divergence lorsqu'on sait que ce nombre prend une valeur négative. Il est fréquent, alors, que les météorologistes écourtent la locution "convergence horizontale" en parlant simplement de "convergence" : c'est ce que nous allons faire dans la suite de ce texte en employant le mot "convergence" comme synonyme de "divergence horizontale négative".

Ainsi qu'il est rappelé dans l'article de La météo de A à Z relatif à la divergence, les variations de surface horizontale de l'air se produisent essentiellement quand celui-ci s'écoule à proximité soit de la tropopause, soit de la surface terrestre. La variation de la surface que l'on considère consiste alors en une diminution de son aire — sans changement de forme — , et le mouvement vertical associé est inversé par rapport à une divergence (au sens de "divergence horizontale positive"). La convergence se manifeste donc par une circulation horizontale d'air dans une région horizontale proche du sol ou de la tropopause, cet air convergeant vers les points intérieurs à une surface horizontale incluse dans cette région. Ainsi se crée, au sein de cette surface, un trop-plein d'air. Lorsqu'on se trouve près du sol, ce trop-plein est évacué vers le haut : la convergence est dans ce cas associée à un mouvement ascendant ; pareille situation se rencontre par exemple au niveau de la surface terrestre, à proximité d'une dépression ou d'un cumulonimbus. Près de la tropopause, au contraire, le trop-plein d'air ne peut être expulsé que vers le bas, car le profil thermique vertical de la stratosphère maintient une stabilité qui s'oppose en général aux ascendances : la convergence est alors associée à une subsidence.

Lorsqu'une surface portée par le flux d'air horizontal tend à rétrécir dans le sens où souffle le vent tout en se déformant de façon à garder son aire constante, aucun mouvement vertical n'est associé au mouvement élémentaire de cette surface horizontale, qui est uniquement soumise à une déformation : les météorologistes utilisent dans ce cas le terme de confluence. Celle-ci s'accompagne d'une accélération du flux dans le sens du vent (au sens usuel : l'air se meut de plus en plus rapidement), observable par exemple dans l' effet Venturi de la même manière que le ralentissement dû à la diffluence. Sur une carte d'isobares ou d'isohypses, on reconnaît une zone de confluence au resserrement des isolignes, qui indique une augmentation de la vitesse du vent. Dans ces conditions, il faut souligner qu'au cours du déplacement élémentaire suivi horizontalement par une parcelle d'air, une convergence peut être associée à une confluence — alors, les effets de l'un et l'autre types de mouvement s'atténuent mutuellement — , mais tout aussi bien à une diffluence.