Glossaire

surface isotherme

  Curieux  

Dans l'espace à trois dimensions que forme l' atmosphère , une surface isotherme est une surface réunissant à un instant déterminé les points en lesquels la température de l' air est égale à une même valeur donnée. Parmi les surfaces isothermes figure, au-dessus d'une région fixée, l' isotherme zéro degré , si elle existe à l'instant considéré.

Les lignes isothermes tracées sur une surface d'altitude donnée (par exemple la surface du niveau moyen de la mer ) ou sur une surface isobare donnée ne sont autres que les courbes d'intersection de ladite surface avec les surfaces isothermes associées à des valeurs choisies de la température. La présence de telles lignes isothermes traduit le fait que la température, si elle décroît de façon générale quand l'altitude augmente (ou quand la pression atmosphérique diminue), ne le fait pas de façon uniforme dans l'espace, ni d'ailleurs dans le temps : en effet, le mouvement des masses d'air chaudes ou froides ainsi que la convection modifient sans cesse la répartition horizontale et verticale des températures dans l'atmosphère.


  Initié  

Atmosphère barotrope et atmosphère barocline

Les surfaces isothermes ne pourraient être parallèles aux surfaces isobares que dans les cas où la masse volumique de l' air dépendrait de la seule pression atmosphérique : en effet, la masse volumique, d'après l' équation d'état de l'air , est entièrement déterminée en un point et à un instant donnés par la connaissance de la pression et de la température . Une atmosphère qui répondrait à cette propriété d'identité entre surfaces isobares et surfaces isothermes, fût-ce à un instant déterminé, serait qualifiée à cet instant d' atmosphère barotrope ; on parle ainsi de phénomène barotrope, de modèle barotrope d'atmosphère, etc. : dans ces cas constatés ou supposés, la structure du vent et de la température à un niveau de pression donné — on considère le plus souvent le niveau 500 hPa , dans la troposphère moyenne — est reconduite à l'identique aux autres niveaux de pression, puisque la relation qui lie univoquement la masse volumique et la pression entraîne la constance de la température sur les surfaces isobares et l'absence de vent thermique . (De même, la moyenne d'une grandeur météorologique sur la verticale , à un instant donné, est souvent appelée la composante barotrope de cette grandeur : l'ensemble des composantes barotropes des différentes grandeurs météorologiques représente en effet à cet instant une atmosphère barotrope, reproduisant la structure moyenne de l'atmosphère réelle suivant la verticale.)

Toute atmosphère barotrope peut donc être examinée comme une atmosphère bidimensionnelle, et les modèles les plus simples de simulation du comportement de l'atmosphère sont des modèles barotropes à deux dimensions d'espace. Dans une telle atmosphère, cependant, seuls les cisaillements horizontaux du vent peuvent être pris en compte, alors même que les mouvements verticaux à différentes échelles spatio-temporelles , qui sont liés aux cisaillements verticaux , jouent un rôle fondamental, entre autres, dans la détermination du temps sensible (l' humidité , dont nous n'avons pas tenu compte ici, accentue ce rôle). Il en résulte que la description de l'atmosphère réelle, l'identification de la majorité des phénomènes qui s'y produisent, la construction de modèles qui puissent la représenter plus précisément, supposent toutes l'existence d'intersections entre les surfaces isobares et les surfaces isothermes : alors, la température n'est plus constante à un niveau de pression donné et sa structure, de même que celle du vent, varie à tout instant d'un niveau de pression à un autre ; une atmosphère répondant à ces critères possède trois dimensions d'espace et est qualifiée d' atmosphère barocline , de même que l'on parle de phénomène barocline, de modèle barocline d'atmosphère, etc. (En un point d'une verticale, la différence entre la valeur d'une grandeur météorologique à un instant donné et sa composante barotrope à cet instant est précisément appelée sa composante barocline en ce point : la valeur de la grandeur considérée est la somme de sa composante barotrope et de sa composante barocline.)

Dans une atmosphère barocline, la masse volumique dépend à tout instant non seulement de la pression, mais aussi de la température, et ce point rend possibles les conversions d' énergie potentielle en énergie cinétique et vice versa qui entretiennent des mouvements verticaux dans l'atmosphère. On peut dire en toute première approximation que plus les lignes isothermes seront "serrées" sur les surfaces isobares d'une région de l'atmosphère, plus la baroclinicité (ou baroclinie ) sera alors intense dans cette région et plus la tendance à y développer des mouvements verticaux, par conséquent, y sera accentuée.