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Météorologie élémentaire
La pression Chacun de nous connaît le phénomène de pression atmosphérique à travers ses effets sur l'aiguille du baromètre ainsi que l'effet de la pression sur le volume des ballons. Par définition, la pression atmosphérique en un point déterminé est donnée par le poids d'une colonne d'air de section unité s'élevant verticalement jusqu'à la limite supérieure de l'atmosphère. Physiquement parlant il s'agit d'une force s'exerçant par unité de surface (r = F/S). La masse de l'atmosphère, qui s'étend du sol à l'exosphère, soit sur quelque 800 km d'épaisseur est évaluée à 5.1 x 1018 kg. Par définition, la pression en un point est donnée par le poids de la colonne d'air qui le surmonte. Lorsqu'on s'élève, la hauteur de cette colonne diminue, tout comme son poids, et la pression diminue en conséquence. La loi de variation de la pression avec l'altitude suit grosso-modo une fonction logarithmique. On peut ainsi dire que pour une même différence d'altitude, la différence de pression diminue à mesure que l'on s'élève, ou autrement dit, pour une même différence de pression la différence d'altitude augmente à mesure que l'on s'élève : ainsi, on constate que si une différence de pression de 1 mbar au sol représente une différence d'altitude de 8.5 m, cette distance sera de 25 m à 10 km d'altitude, de 100 m à 20 km d'altitude et d'environ 100 km aux confins de l'atmosphère. Par ailleurs, la différence d'altitude entre la base et le sommet d'une couche d'air est constante pour toutes les couches dont le rapport entre la pression à la base et au sommet est identique. Ainsi, la différence d'altitude entre les niveaux de pression de 1000 et de 500 mbar est identique à celle entre les niveaux de 800 et 400 mbar.
On peut ainsi déterminer que dans les basses couches de l'atmosphère (entre le sol et 4 km d'altitude), la pression diminue de 1.25 mbar en moyenne tous les 10 m (8.60 m au sol et 12.5 m à 4 km d'altitude). En appliquant ces lois, on découvre que la pression atmosphérique chute d'environ 50% à 5 km d'altitude. On peut donc considérer que 50% de la masse totale de l'atmosphère se trouve en-dessous de 5 km d'altitude. A consulter: Modèle
interactif de l'atmosphère (NASA-GRC) Altitude
et pression atmosphérique (U.Sidney)
Variations de la pression Au cours d'un cycle de 24 heures la pression présente une double oscillation : la pression augmente entre 4 et 10h (locale) du matin, elle diminue entre 10 et 16h, augmente à nouveau entre 16 et 22h et diminue de nouveau entre 22 et 4h. Cette amplitude de pression varie avec la latitude : elle est négligeable aux pôles, inférieure à 1 mbar dans les régions tempérées tandis qu'elle peut dépasser 4 mbar dans les régions équatoriales. Il existe des variations irrégulières de pression liées aux perturbations atmosphériques. Elles jouent un rôle majeur aux latitudes supérieures à 30° où elles masquent la variation diurne. Leur amplitude varie de quelques millibars à plusieurs dizaines de millibars. Le champ de pression Par champ on entend un espace dans lequel les forces sont orientées (vecteurs) indépendamment des masses qui s’y trouve. En pratique le champ de pression se matérialise par la force du vent. Sur les cartes météorologiques il est matérialisé par les lignes d'isobares représentant les lignes d'égale pression. Les isobares sont tracés par interpolation des pressions mesurées en différents points d'une région et ramenés au niveau moyen de la mer; elle sont en général dessinées à des intervalles de 2, 4 ou 5 mbar en fonction de l'échelle de la carte synoptique.
La distance entre deux isobares donne une représentation statique du gradient de pression, en d'autres termes du taux de variation de la pression en fonction de la distance. Le gradient horizontal de pression s'exprime ordinairement en mbar/km ou en mbar par degré de latitude. Plus les isobares sont serrés plus le gradient de pression sera élevé et plus les vents souffleront forts dans cette région. Le tracé des isobares montre, en tout temps et en toute région, un certain nombre de configurations types : - La dépression ou zone de basses pressions (Low, symbole L ou D) : parfois dénommée cyclone, il s'agit d'une région où la pression décroît à mesure qu'on se rapproche du centre. Les isobares se présentent sous forme plus ou moins circulaire. Une telle région peut avoir un diamètre variant de quelques centaines de mètres à plusieurs centaines de kilomètres. - Le creux ou thalweg (Trough) : il s'agit du prolongement, dans une direction déterminée, d'une zone de basses pressions; les isobares s'y présentent sous forme de V à angle plus ou moins aigu. - L'anticyclone ou zone de hautes pressions (High, symbole H ou A) : il s'agit d'une région où la pression augmente à mesure qu'on se rapproche du centre. Les isobares se présentent sous forme plus ou moins circulaire, la pression la plus élevée se trouvant au centre. Les dimensions des anticyclone sont du même ordre de grandeur que celles des dépressions. - La crête anticyclonique (Ridge) : il s'agit de la proéminence d'une zone de hautes pressions s'étendant à l'intérieur d'une zone de pression moins élevée. cette proéminence n'est jamais assez aiguë pour former un V. - Le col ou marais barométrique : il s'agit d'une région de transition située entre deux anticyclones et deux dépressions. En raison de la direction variée des vents, il s'agit souvent d'une région de vents calmes.
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