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Météorologie élémentaire
Les dépressions et les anticyclones A. Les dépressions De manière générale, une dépression, parfois appelée cyclone, est une région de basses pressions à isobares fermés. Dans l'hémisphère Nord les vents y soufflent dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, avec une certaine convergence vers le centre de la dépression (loi de Buys-Ballot). Après convergence vers le centre, l'air doit s'élever et à une certaine altitude il doit de nouveau diverger. Pour que la pression au centre soit en baisse, il faut évidemment que la divergence dans les couches supérieures surpasse la convergence des basses couches. Dans ces conditions on dit que la dépression se creuse. La convergence des basses couches est due en grande partie à l'effet de frottement, ce qui explique qu'une dépression se comble et se dissipe plus rapidement sur terre que sur mer. L'ascendance de l'air au centre de la dépression donne lieu à la formation de nuages qui entraînent des précipitations et sont accompagnées de vents assez forts. De part leur naissance et leur développement, on peut distinguer différents types de dépressions : - les dépressions thermiques - les dépressions des latitudes moyennes - les dépressions orographiques - les dépressions d'altitude - les tornades subtropicales et les trombes - les cyclones subtropicaux et les médicanes - les tornades et cyclones tropicaux. Les dépressions thermiques Elle se développement principalement au-dessus des régions bénéficiant d'un climat maritime ou d'un micro-climat. Elles prennent naissance par suite de l'échauffement inégal des terres et des mers. La dépression se forme sur la région surchauffée. Elle est alors quasi stationnaire. Une circulation fermée se crée; l'air situé en altitude s'écoule vers les régions plus froides, descend au-dessus de ces régions, se dirige ensuite du sol vers le centre dépressionnaire où il s'élève à nouveau. Il s'agit d'un mécanisme analogue à celui de la formation d'une brise de mer (ou de terre) mais à une échelle plus grande. L'ascendance dans la dépression thermique entraîne la formation de nuages le plus souvent du type convectif; la chaleur latente de condensation libérée augmente encore l'effet thermique. On observe des dépressions thermiques : - en été au-dessus de la Russie d'Europe et d'Asie (spécimen très étendu) - en été au-dessus de l'Europe occidentale; ces dépressions ont une très faible étendue mais peuvent donner lieu à de fortes activités orageuses; les petites dépressions qui prennent naissance sur le SO de la France sont de ce type; elles ne sont pas stationnaires mais se déplacent assez rapidement vers le NNE. On en trouve en particulier dans le Golfe de Gênes, dans le Golfe de Gascogne ainsi qu'au-dessus des Landes. - en été au-dessus du Sahara - en hiver au-dessus des mers intérieures mérdidionales telles que la Méditerranée, la mer Caspienne, la mer Noire - en automne et au début de l'hiver au-dessus de la mer du Nord et de la mer Baltique ou l'effet thermique se limite plutôt à une baisse de pression locale (creux) sans centre bien déterminé. Remarque Ne pas confondre dépression thermique et cellule thermique. La première est une structure à grande échelle, la seconde est une zone convective locale située au-dessus d'une couche turbulente. Ainsi que nous le verrons dans les chapitres consacrés à la turbulence et surtout dans celui consacré au vol à voile, ces instabilités peuvent être exploitées par les pilotes de planeur qui peuvent ainsi tirer profit des ascendances, les fameux thermiques, pour acquérir de la vitesse et de l'altitude. Les dépressions des latitudes moyennes Ces dépressions sont les plus importantes en ce qui concerne le temps sur l'Europe occidentale. Elles englobent souvent des régions de plusieurs milliers de kilomètres carrés et sont très actives. Elles sont presque toujours associées à des phénomènes frontaux que nous avons étudiés précédemment. Les dépressions orographiques Ces dépressions se forment en aval d'un fort courant orienté plus ou moins perpendiculairement à une chaîne de montagnes. Il se forme alors une crête en amont.
Le plus souvent il ne s'agit pas d'une véritable dépression avec circulation fermée mais tout simplement d'un creux barométrique (0.5 à 2 mb en général). En Europe, les régions favorables à la formation de ces dépressions orographiques sont : - le sud de l'Islande par courant nord - le flanc est des monts scandinaves par vent d'ouest et leur flanc ouest par vent d'est dans ce cas le creux est encore renforcé par l'effet thermique du courant du Gulf stream. - la région des Vosges. Ces dépressions orographiques sont propices au vol à voile, les planeurs profitant du "vol d'onde" pour parcourir de longues distances. Les dépressions d'altitude Ces dépressions ne sont pas visibles en surface mais s'y manifestent par des précipitations non frontales ou par une forte activité convective (averses). Ces dépressions sont visibles sur les cartes en altitude et sont associées à des gouttes d'air froid en altitude. Les tornades subtropicales et les trombes Les tornades subtropicales et les trombes ainsi que l'échelle de Fujita sont détaillés dans l'article consacré aux orages. Les cyclones subtropicaux et les médicanes Un cyclone subtropical est par définition une perturbation à grande échelle, une dépression qui se développe entre l'équateur et environ 50° de latitude. Il peut s'agir d'un cyclone tropical avec des vents très soutenus (63 à 118 km/h) qui dérive vers les latitudes moyennes sous forme de cyclone subtropical, de tempête extratropicale ou d'un médicane. Le médicane (mediterranean hurricane) est un cyclone subtropical méditerranéen. Il s'agit d'une dépression frontale qui se développe généralement à la fin de l'été lorsque la Méditerranée est la plus chaude (24 à 28°C) et en présence d'air froid en altitude qui déstabilise la masse d'air. On en observe en moyenne 1.4 fois par an (une centaine entre 1948 et 2015, cf. P.T. Nastos et al., 2015) évoluant entre les îles Baléares et la Grèce comme ce fut le cas en 1996 (médicane Cornelia), en 2005 (médicane Joaquin), en 2014 (médicane Qendresa), en 2016 (cf. cette carte de l'Observatoire national grec), en 2017 (médicane Numa), en 2018 (médicane Zorbas) et en 2020 (médicane Lanos) notamment. Ils deviennent plus fréquents avec le réchauffement climatique (cf. J.J. González-Alemán et al., 2019). Notons que des cyclones subtropicaux ou pseudo médicanes peuvent également se former sur la mer Noire et provoquer d'importantes inondations sur la côte nord comme ce fut le cas en août 2021 (cf. Severe Weather).
Si généralement les médicanes soufflent faiblement et provoquent peu de dégâts et parfois même moins qu'une tornade, lorsque l'instabilité est très forte, les vents peuvent atteindre 120 km/h (Lanos) avec des rafales jusque 155 km/h (Qendresa) accompagnés de très fortes averses. La pression minimale varie entre 998 hPa (Cornelia) et 978 hPa (Qendresa). Il s'agit généralement d'un cyclone de catégorie F0 mais il est arrivé d'observer un cyclone de catégorie F2 dans le cas du médicane Zorbas en 2018. On reviendra sur les médicanes à propos des "Dix plaies d'Égypte" et de la direction des vents en Egypte à l'époque de l'éruption du volcan Théra. Les tornades et les cyclones tropicaux Les tornades et cyclones tropicaux sont décrits dans un article séparé. B. Les anticyclones Contrairement aux dépressions, les anticyclones présentent souvent une forme irrégulière. Ils se déplacent également plus lentement que les dépressions. En ce qui concerne leur influence sur le temps, il faut distinguer l'influence directe dans les régions qu'ils recouvrent du rôle indirect qu'ils jouent sur la circulation en tant que centres d'action. Temps au sein d'un anticyclone Le temps[1] dans un anticyclone est déterminé en grande partie par les conditions dans la couche inférieure (grosso-modo sous 350 m ou 1000 pieds). Ceci résulte de la subsidence[2] qui, dans un anticyclone important, affecte la presque totalité de la troposphère par son effet dissipatif. Au sein d'un anticyclone, la masse d'air présente souvent une ou plusieurs couches stables (souvent des résidus d'anciens fronts). La compression adiabatique qui accompagne la subsidence peut alors transformer une telle couche stable en une inversion très nette, appelée inversion de subsidence Les nuages se limitent alors à la couche située sous cette inversion où tout transport de vapeur d'eau vers le haut est arrêté. Il en résulte une accumulation de vapeur d'eau dans les couches inférieures. Lorsque le sol est relativement froid (nuit, saison d'hiver) du brouillard ou du stratus bas se forme facilement. Lorsque le sol est plus chaud et que des nuages du type convectif se forment, le rôle de l'inversion consiste en une limitation du développement vertical de ces nuages. On observe dans ce cas des petits cumulus dits de "beau temps", ou aucun nuage lorsque l'air est suffisamment sec.
Pourvu que la subsidence ait duré suffisamment longtemps, un anticyclone sera caractérisé : - au-dessus de l'inversion : par un ciel clair, - en dessous de l'inversion : - la nuit, par des stratus ou par du brouillard ou tout simplement de la brume (vis.1-5 km), - le jour, par de petits cumulus ou par un ciel clair. En toute saison, un anticyclone est caractérisé par une forte variation diurne de la température et par conséquent par une forte variation du vent. Guidage Tout anticyclone important joue un rôle de guidage (steering) des dépressions frontales. Sa position détermine la trajectoire de ces dépressions et, par conséquent, le temps dans les régions situées sur cette trajectoire. Dans certains cas l'anticyclone peut même couper le passage aux dépressions frontales (voir ci-dessous). Classification des anticyclones Les anticyclones peuvent être subdivisés en anticyclones thermiques et anticyclones dynamiques en fonction du processus de formation. On peut également distinguer les anticyclones chauds ou froids lorsque la région couverte par l'anticyclone est respectivement plus chaude ou plus froide que la région qui l'entoure. Remarquons que l'adjectif "chaud" se rapporte à l'air dans la mi-troposphère; dans les basses couches l'air peut être aussi bien froid que chaud. Les anticyclones chauds ont un caractère permanent : ils se déplacent très peu et leur durée de vie est longue. Les anticyclones froids se déplacent avec la circulation générale et ont une faible durée de vie. Aucune subdivision n'est cependant absolue et le passage d'un système à un autre est possible (voir par exemple §4. ci-dessous). D'un point de vue synoptique, c'est-à-dire à l'échelle globale des systèmes, les anticyclones sont classés en 5 catégories : 1. Anticyclones subtropicaux
Ce sont des anticyclones quasi stationnaires, très vastes et présentant une circulation fermée jusqu'à grande altitude. Ils sont persistants et, de ce fait, peuvent être repérés sur la majorité des cartes du temps. Ils se situent aux latitudes subtropicales et leur grand axe est le plus souvent orienté du SSO au NNE. Dans l'hémisphère Nord nous trouvons l'anticyclone des Açores et celui du Pacifique. L'anticyclone des Açores, si important pour le temps en Europe occidentale, pousse souvent une crête en direction des îles Britanniques et de la Mer du Nord, ce qui entraîne une période de beau temps sur nos régions en été. En hiver en revanche, il rejoint souvent l'anticyclone sibérien et nous envoie alors des courants polaires continentaux ou arctiques très froids. 2. Anticyclones polaires stationnaires Ce sont les pendants des dépressions thermiques. Ils prennent naissance en hiver au-dessus des continents polaires par suite d'un refroidissement important. Ils sont généralement peu étendus en altitude (maximum 2 km). Parmi eux, l'anticyclone sibérien est le mieux développé et aussi le plus persistant. L'anticyclone canadien en revanche est moins persistant et est souvent fractionné en plusieurs cellules. Ces deux anticyclones disparaissent durant l'été boréal pour laisser la place à un anticyclone peu épais au-dessus de la calotte polaire. 3. Anticyclones migratoires des latitudes moyennes Ils représentent une poussée d'air froid entre deux dépression frontales successives et se déplacent avec elles. Ils sont plus étendus et plus intenses en hiver qu'en été. Le plus souvent il ne s'agit que de simples crêtes liées à un anticyclone subtropical. Aussitôt qu'une circulation fermée s'établit, le mouvement est ralenti. Le temps ensoleillé qui lui est associé peut durer quelques jours. Le plus souvent les anticyclones migratoires passent en 24 heures et de ce fait ne provoquent qu'une amélioration temporaire. Les anticyclones migratoires sont du type froid et atteignent au maximum le niveau de 700 mbar (~3000 m). 4. Anticyclones lents dans une invasion polaire Une profonde dépression des latitudes moyennes (le plus souvent le dernier membre d'une famille de dépressions) entraîne un fort courant de nord sur sa face ouest, permettant à l'air froid de pénétrer très loin vers le sud. Ce courant peut avoir une largeur de plusieurs centaines de kilomètres et s'étendre jusqu'à la tropopause. Aussitôt que l'invasion polaire prend de l'importance, un anticyclone isolé apparaît au sein de la crête qui suit la dépression frontale. Cet anticyclone se déplace ensuite avec l'air froid vers le sud tout en s'intensifiant. De telles situations provoquent de fortes gelées nocturnes lorsqu'elles se produisent tôt en automne ou tard au printemps. Dès que l'air froid a pénétré loin vers le sud tout en perdant son impulsion initiale, l'anticyclone froid qui lui est associé ralentit. Le front polaire est alors soumis à un effet de frontolyse et l'air polaire se réchauffe par subsidence et par contact avec la surface terrestre. L'air polaire se transforme ainsi progressivement en air tropical et l'anticyclone prend le caractère d'un anticyclone tropical. 5. Anticyclones de blocage Un anticyclone de blocage est un anticyclone quasi stationnaire se situant quelque part entre les latitudes 50 et 70°. L'action de blocage consiste en une interruption, par l'anticyclone, du courant zonal habituel.
L'Europe occidentale est surtout intéressée par les anticyclones de blocage scandinaves. Ceux-ci peuvent cependant s'étendre jusqu'au-dessus de l'Atlantique. Dès que la circulation fermée atteint le niveau de 500 mbar, l'anticyclone stagne. Les anticyclones de blocage sont toujours anormalement chauds pour la latitude à laquelle on les observe. Ce sont des anticyclones dans lesquels la chaleur est maintenue grâce à la subsidence. Si vous vous rappelez les conditions météo qui régnaient début août 2003 sur l'Europe occidentale, nous bénéficiions d'une canicule que nous enviaient presque les pays tropicaux : les températures dépassaient 25°C dès avant-midi et culminaient en fin d'après-midi entre 28°C à la côte et 40°C dans le massif central. Si la population n'envahissait pas les bords de mer, les lacs et les fontaines publiques, elle restait cloîtrée chez elle entre 10 et 20 h, du jamais vu ! Cette situation persista durant plusieurs semaines entraînant malheureusement la mort par déshydratation d'environ 20000 personnes âgées, surtout en France et dans une moindre mesure en Belgique. La canicule obligea même les exploitants de la centrale nucléaire de Golfech en France à couper d'urgence le réacteur. Pas bon pour l'image de la soi-disant "maîtrise du nucléaire" et de sa soi-disant "sécurité"... On en reparlera dans un autre article. Mais d'un point de vue climatologique cela n'avait rien d'exceptionnel car les mois de juillet et août ont un caractère caniculaire par définition[3]. Malheureusement le phénomène s'était déjà produit en 2001, bien que modérément, et se produisit à nouveau en 2005. On parlait déjà de déréglement climatique... Info ou intox ? Malheureusement, l'augmentation du nombre et de la fréquence des périodes caniculaires ces dernières années en Europe avec leurs lots de feux spontanés sont les preuves évidences du changement du climat. Attendons-nous dorénavant à devoir supporter plus souvent en été des températures de 30 à 35°C et parfois supérieure à 40-45°C, notamment dans le sud de la France. On en reparlera dans un autre article. Le climatiseur sera bientôt un accessoire standard des habitations et des bureaux. Prochain chapitre
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