Glossaire

vent

  Curieux  

Le mouvement d'une parcelle d' air pendant un intervalle de temps donné résulte conjointement d'un déplacement en distance par rapport aux points de la surface de la Terre — ce que l'on peut appeler le mouvement horizontal de la parcelle — et d'un déplacement ascendant ou descendant en altitude — ce que l'on peut appeler son mouvement vertical. Le terme de vent peut désigner a priori , soit ce mouvement de l'air pris dans son ensemble, soit, uniquement, le mouvement horizontal de l'air : en météorologie , toutefois, c'est la seconde interprétation qui est privilégiée, et le vent, sauf mention explicite du contraire, s'identifie au mouvement horizontal de l'air. Il existe pourtant, pour dénommer le mouvement vertical de l'air, le terme de vent vertical , qui sert donc à désigner les mouvements atmosphériques vers le haut ou vers le bas que peuvent engendrer toutes sortes de facteurs dynamiques comme la turbulence , la convection thermique , l'escalade d'une montagne par le flux d'air , le passage de la masse d'air par-dessus une masse d'air plus froide...

Le vent (horizontal) est caractérisé par la mesure de deux grandeurs : celle de sa direction et celle de sa vitesse ; la réunion des valeurs simultanées de ces deux grandeurs en un point est elle aussi appelée le vent en ce point et y définit en réalité la composante horizontale de la vitesse de déplacement de l'air par rapport à la Terre. La direction du vent , mesurée au sol à l'aide d'une girouette , est la direction angulaire d'où vient le vent, repérée par rapport aux directions cardinales ; la vitesse du vent , mesurée au sol à l'aide d'un anémomètre , est souvent évaluée (surtout en mer) à l'intérieur d'intervalles concrets de variation qui en donnent un ordre de grandeur appelé la force du vent . Le moyen le plus courant de mesure des vitesse et direction du vent en altitude est le suivi de la trajectoire des ballons-sondes lancés au cours de radiosondages .

En un point donné de l' atmosphère , le vent varie sans cesse en direction comme en vitesse. On peut mesurer ainsi en météorologie plusieurs sortes de vent, principalement : le vent instantané , où la direction et la vitesse sont mesurées à des intervalle de temps très brefs, par exemple une demi-seconde ; le vent moyen , où la direction et la vitesse du vent instantané sont moyennées sur une large période, égale à 10 minutes en général ; enfin, les rafales , dont chacune mesure un pic instantané de vitesse — accompagné ou non d'une variation en direction — et n'est prise en compte que si elle dépasse d'au moins 10 kt (ou 5 m.s - 1 , ou 19 km/h) un vent moyen dont la vitesse est elle-même au moins égale à 10 kt (ou 5 m.s - 1 , ou 19 km/h).

Le vent, bien sûr, varie également avec l'altitude : ainsi, il n'est pas inhabituel de voir des nuages bas se déplacer dans une certaine direction et avec une certaine vitesse et d'apercevoir en même temps, au-dessus de ces nuages, d'autres nuages se déplaçant dans une direction différente et avec une autre vitesse. De façon générale, les cisaillements verticaux que subit le vent d'une couche à l'autre sont étroitement liés au tracé des lignes isothermes sur les surfaces isobares , ainsi que l'exprime l'approximation du vent thermique . Quant à la direction et à la vitesse du vent sur une surface isobare , elles sont à leur tour en corrélation étroite avec le tracé des lignes isohypses , au point que l'on peut déduire de ce tracé une bonne représentation du champ de vent sur une telle surface à travers l'approximation du vent géostrophique ; cette représentation, toutefois, s'altère de plus en plus à mesure que l'on se rapproche de la surface terrestre, cela en raison d'une influence croissante du frottement sur le mouvement de l'air, qui s'exerce tout particulièrement au sein de la couche limite planétaire .


  Initié  

Le repérage du vent

Le vent (horizontal) en un point M de l' atmosphère peut se représenter à un instant donné t par une flèche ou vecteur d'origine M, contenue dans le plan horizontal (H) passant par M et possédant trois propriétés :
 

  • elle est portée par la droite (D) tangente en M à la projection horizontale (C) sur le plan (H) de la trajectoire suivie par la parcelle d' air centrée en M à l'instant t ;

  •  
  • sur (D), elle est orientée dans le même sens que celui du déplacement de la projection horizontale de cette parcelle le long de (C) : l'association de (D) et du sens opposé à ce sens sur (D) définit la direction du vent en M à l'instant t ;

  •  
  • sa longueur (ou module, ou intensité, ou valeur numérique) est — à un coefficient d'échelle de vitesse près — égale à la vitesse du vent en M à l'instant t , c'est-à-dire à la vitesse de déplacement de la projection horizontale de la parcelle le long de (C) en ce point et à cet instant.

 

Précisons ici que pour d'évidentes raisons de liaison physique entre Terre et atmosphère et de commodité de représentation, la météorologie doit étudier le mouvement de l'air en le mesurant par rapport à des référentiels liés non pas aux étoiles, mais à la Terre ; ainsi, le vecteur vent figure la vitesse relative du mouvement de l'air par rapport à la Terre, qui est elle-même animée d'un mouvement d'entraînement constitué essentiellement par sa vitesse de rotation autour de l'axe des pôles : alors, quel que soit le référentiel lié à la Terre que l'on aura choisi, la trajectoire suivie par une parcelle d'air aura la même forme géométrique, et le vecteur vent, la même valeur sur cette parcelle à chaque instant. Cependant, parmi les référentiels possibles, il en est qui sont mieux adaptés à l'étude "locale" du vent aux environs de la verticale d'un point fixe P de la surface terrestre : ce sont ceux dont le trièdre de repérage des coordonnées a pour origine P et adopte la tangente en P au parallèle passant par P — orientée vers l'est — comme axe x'x , la tangente en P au méridien passant par P — orientée vers le nord — comme axe y'y et la verticale en P — orientée vers le zénith — comme axe z'z . Dans un tel repère, il est possible localement d'assimiler la sphère terrestre à un plan horizontal passant par P et d'étudier le vent V en M, pour chaque point M de l'atmosphère situé dans l'environnement de P, à partir de la composante ouest-est u de V suivant x'x et de sa composante sud-nord v suivant y'y (avec V = u + v ) : u et v sont appelées respectivement le vent zonal , ou composante zonale du vent , et le vent méridien , ou composante méridienne du vent .

Si V , u et v représentent les vitesses respectives du vent, du vent zonal et du vent méridien en M, la valeur de V est égale à la racine carrée du nombre u 2 + v 2 ; quant à la direction du vent, qui désigne toujours la direction d'où vient le vent, elle peut par exemple être spécifiée d'après l'angle α que fait l'axe horizontal sud-nord passant par M avec le support de la flèche du vent orienté dans le sens opposé à celle-ci, cet angle étant en outre mesuré dans le sens des aiguilles d'une montre entre les valeurs 0° (exclue) et 360° (incluse : c'est la direction d'un vent de nord) : les cosinus et sinus de l'angle (positif) α sont alors égaux, le premier à - v / V , le second à - u / V . Réciproquement, les valeurs numériques des composantes zonale et méridienne s'obtiendront à partir de V et α par les identités u = - V sin α, v = - V cos α.


Le vent (horizontal) comparé au vent vertical

Si, dans un référentiel muni d'un repère "cardinal" (P x , P y , P z ), le centre M d'une parcelle d'air se déplace de A à M sur la trajectoire (C) entre les instants rapprochés t A et t , et si A H , M H et A z , M z notent respectivement les projections de A et de M sur le plan horizontal (H) et sur la verticale P z , on constate aux échelles spatio-temporelles supérieures aux échelles moyennes — et en particulier à l' échelle synoptique — une différence de comportement dans les parcours de la distance horizontale A H M H et de la distance verticale A z M z effectués par le point M à partir de A durant l'intervalle de temps t - t A : la seconde distance croît ou décroît dans le temps d'une façon assez régulière et franchement faible, avec un ordre de grandeur du dixième de mètre par seconde, alors que la première subit des à-coups assez fréquents autour de taux de variation dont les valeurs, elles-mêmes très diverses suivant les circonstances atmosphériques, sont le plus souvent très supérieures à celles des taux de variation verticaux et atteignent couramment, par exemple, 10 mètres par seconde. On retrouve là le fait que la météorologie, en étudiant les mouvements de la troposphère et de la basse stratosphère , doit se contraindre à distinguer de prime abord les dimensions horizontale et verticale.

Cette distinction demeure valable aux échelles d'ordre inférieur ou égal aux échelles moyennes : en effet, même si l'on y rencontre cette fois des mouvements verticaux dont la rapidité atteint le même ordre de grandeur que pour les courants horizontaux, il reste que les causes physiques des courants ascendants et des courants descendants diffèrent de celles du mouvement horizontal, dont on sous-entend qu'il compose le vent ; en outre, des zones de turbulence peuvent aux petites échelles affecter l'ensemble du mouvement de l'air de telle manière que la notion de "parcelle" représentative de ce mouvement n'est plus guère applicable au-delà d'un intervalle de temps excessivement bref. Ces considérations induisent deux remarques : d'une part, la notion de vent, sauf mention explicite du contraire, ne doit recouvrir que la composante horizontale du mouvement atmosphérique, dont la composante verticale, du reste, est plus commodément caractérisée par les variations de la coordonnée pression que par celles de l'altitude ; d'autre part, la variabilité souvent très sensible du mouvement atmosphérique — donc du vent instantané — avec le temps, aux petites échelles où ont lieu les mesures de ce mouvement dans les sites d' observation , impose des conventions d'évaluation destinées à moyenner ce vent instantané en définissant en chacun de ces sites, à chaque moment d'observation, un vent moyen , tout en faisant aussi des estimations de valeurs extrêmes par l'intermédiaire des rafales autour de ce vent moyen.

Quant au vent vertical, il est lui aussi représenté par un vecteur w d'origine M, dirigé verticalement vers le haut ou vers le bas suivant que la parcelle en mouvement subit une ascendance ou une subsidence ; mais nous avons vu que son intensité, à l'échelle synoptique, restait faible par rapport à celle du vent horizontal V (de l'ordre de quelques cm.s - 1 contre quelques m.s - 1 ) : c'est pourquoi l'étude du mouvement de l'air dissocie les deux vecteurs . Malgré la relative faiblesse de sa valeur numérique, toutefois, le vecteur vent vertical joue un rôle très important en météorologie, car les mouvements verticaux de l'air sont primordiaux dans la genèse et l'entretien de certaines manifestations de l'atmosphère : on peut citer à cet égard les cyclones , les cumulonimbus , les fronts , où les vents verticaux sont orientés vers le haut, et au contraire les anticyclones et les assèchements où ils sont orientés vers le bas.