Glossaire

vent géostrophique

À un instant donné, la "topographie" d'une surface isobare sur une carte synoptique se matérialise en y traçant des lignes isohypses par valeurs régulièrement espacées des altitudes géopotentielles . Si l'on reporte sur cette carte les flèches représentant le " vecteur " vent aux points d' observation (ces derniers constituent les extrémités des flèches, qui ont la direction et le sens du vent et une longueur égale, à l'échelle près, à sa vitesse ), on constate alors qu'en chaque point, le vecteur vent réellement observé s'écarte peu en vitesse et direction d'un vecteur vent "théorique" appelé vent géostrophique, qui possède deux propriétés :

 

  • il est tangent à la ligne isohypse passant par ce point et son sens est tel qu'il laisse les altitudes géopotentielles plus basses sur sa gauche dans l'hémisphère Nord, sur sa droite dans l'hémisphère Sud ;

 

 

  • sa vitesse est d'autant plus élevée que les distances entre lignes isohypses successives au voisinage du point d'observation sont plus petites. Plus précisément, à l' échelle synoptique , cette vitesse peut être considérée comme proportionnelle à l'intensité du gradient isobare de géopotentiel (donc à la pente de la surface isobare) en ce point ; le coefficient de proportionnalité est ici égal à G s / f , où f désigne le paramètre de Coriolis et G s , le coefficient sans dimension affecté à la définition du mètre géopotentiel et formellement égal à la valeur moyenne de g , soit G s = 9,81. Il faut souligner que lorsque la latitude décroît, ce coefficient de proportionnalité, qui est minimal aux pôles, croît comme 1 / f jusqu'à devenir très grand près de l'équateur : ainsi, dans les zones intertropicales situées en deçà de 20° de latitude environ, on ne peut plus considérer que le vent obéit à l'approximation du vent géostrophique.

 

La règle de Buys-Ballot , dès 1857, avait énoncé une relation analogue entre vent et pression , mais au niveau moyen de la mer : si l'on représente à un instant donné une surface d' altitude géopotentielle constante en y traçant des lignes isobares par valeurs régulièrement espacées de la pression atmosphérique , et si l'on reporte sur cette surface les vecteurs représentant le vent aux points d'observation, alors ces vecteurs vent, dans l'hémisphère Nord, laissent les basses pressions sur leur gauche et les hautes pressions sur leur droite, le contraire s'appliquant à l'hémisphère Sud ; en outre, la vitesse du vent est d'autant plus élevée que les distances entre lignes isobares successives au voisinage du point d'observation sont plus petites. La proportionnalité "locale" entre gradient isobare de géopotentiel et gradient horizontal de pression justifie cette règle, quoique l'approximation du vent géostrophique soit en fait mieux respectée dans l' atmosphère libre que dans la couche limite planétaire , où la direction du vent , constate-t-on, n'épouse pas au plus près le tracé des lignes isohypses ou isobares : la cause en est l'action du frottement de l' air contre la surface terrestre, qui tend à faire "sortir" celui-ci des anticyclones et à le faire "entrer" dans les dépressions , puis qui s'atténue avec l'altitude.

Le fait que le vent souffle pratiquement dans la direction des lignes isohypses pose question, puisque l'on s'attendrait à un mouvement de l'air dirigé des pressions plus hautes vers les pressions plus basses, et donc perpendiculaire à ces courbes : c'est en réalité la force de Coriolis qui, en déviant ce mouvement vers la droite dans l'hémisphère Nord, vers la gauche dans l'hémisphère Sud, compense l'action des forces de pression horizontales et rend le déplacement de l'air à peu près parallèle aux lignes isohypses. Cette répartition générale des vents (hors de la zone équatoriale) exprime l'existence d'un état d'équilibre dynamique dont les mouvements de l' atmosphère tendent sans cesse à se rapprocher sans jamais l'atteindre.