 vent thermique |
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Considérons une
couche atmosphérique
déterminée (C), limitée par une
surface isobare
inférieure (S
B
) et une surface isobare supérieure (S
H
). Toute
verticale
(D
A
) traversant de bas en haut cette couche y entre en un point A
B
de (S
B
) et en sort par un point A
H
de (S
H
) : à un instant fixé, le
vent
V
(M) soufflant en un point M de l'
atmosphère
n'est généralement pas le même en A
B
et en A
H
, ni par sa
direction
, ni par sa
vitesse
; la différence "vectorielle"
V
(A
H
) -
V
(A
B
) est un
vecteur
horizontal qui représente ce
cisaillement vertical
subi par le vent entre le bas et le haut de la couche (C). Or, une expression approchée de ce
cisaillement
peut être obtenue si l'on se place dans les hypothèses les plus courantes de description du mouvement atmosphérique, celle du
vent géostrophique
(horizontalement) et celle de l'
approximation hydrostatique
(verticalement) : en effet,
V
(M) est alors correctement représenté
—
dans l'
atmosphère libre
, et hors des très basses latitudes
—
par le vent géostrophique
V
g
(M), de sorte que le cisaillement vertical entre les points A
B
et A
H
s'exprime de façon approximative, sous réserve de ces restrictions, par le vecteur
V
T
=
V
g
(A
H
) -
V
g
(A
B
) ; ce vecteur horizontal, dont on peut fixer par exemple l'origine au point "sommet" A
H
, est appelé le vent thermique soufflant dans la couche (C) suivant la verticale (D
A
). |
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Pourquoi "thermique" ? Le vent géostrophique, rappelons-le, est tangent à la
ligne isohypse
passant par le point M où il s'applique ; il laisse les
altitudes géopotentielles
plus basses sur sa gauche dans l'hémisphère Nord, sur sa droite dans l'hémisphère Sud, et sa vitesse est proportionnelle à la pente en M de la surface isobare passant par M (cette pente définit l'intensité du
gradient isobare de géopotentiel
en M) : le coefficient de proportionnalité vaut
G
s
/
f
, où
f
désigne le
paramètre de Coriolis
tandis que le coefficient sans dimension
G
s
= 9,81, affecté à la définition du
mètre géopotentiel
, est formellement égal à la valeur moyenne de
g
en mètres par seconde carrée. Traçons alors sur (S
H
) les lignes d'égale "
épaisseur géopotentielle
" de la couche atmosphérique (C) : sur chacune de ces
isolignes
(E
M
), la verticale (D
M
) passant par un point quelconque M
H
de (E
M
) coupe (S
B
) en un point M
B
, et la différence Δ
Z
(M
H
) =
Z
(M
H
) -
Z
(M
B
) des altitudes géopotentielles
Z
(M
H
),
Z
(M
B
) de M
H
et M
B
garde une valeur constante quand M
H
parcourt (E
M
). Or, on déduit de l'expression de
V
g
(M) que le vent thermique
V
T
(A
H
) =
V
g
(A
H
) -
V
g
(A
B
) en A
H
est tangent à l'
isoligne
(E
A
) passant par A
H
, laisse dans (S
H
) les valeurs plus faibles de Δ
Z
(M
H
) sur sa gauche pour l'hémisphère Nord et sur sa droite pour l'hémisphère Sud, et a une intensité pratiquement égale au signe près à [Δ
Z
(A'
H
) - Δ
Z
(A
H
)] /
d
AA'
, où
d
AA'
mesure la distance entre (D
A
) et la verticale qui coupe (S
H
) en un point A'
H
très proche de A
H
, A
H
A'
H
étant perpendiculaire à l'isoligne (E
A
). Mais d'après la
formule de Laplace
(voir l'
encart
), on peut écrire Δ
Z
(M
H
) = k
C
Ť
M
, où la constante positive k
C
est liée à la définition de la couche (C) et où la demi-somme
Ť
M
des
températures
en M
B
et M
H
définit la "
température
moyenne" de cette couche suivant la verticale (D
M
). Le vent thermique
V
T
(A
H
) possède donc en fin de compte ces trois propriétés :
il est tangent à une isoligne de (S
H
) : celle des lignes d'égale valeur de la température moyenne
—
ou de l'épaisseur géopotentielle
—
de (C) pour laquelle
Ť
M
=
Ť
A
;
de part et d'autre de cette isoligne (E
A
), il laisse les températures moyennes
Ť
M
plus basses sur sa gauche dans l'hémisphère Nord, sur sa droite dans l'hémisphère Sud ;
son intensité est, au signe près, le produit de k
C
G
s
/
f
par le rapport (
Ť
A'
- Ť
A
) /
d
AA'
ou, plus précisément, par l'intensité du "
gradient
"
isobare
de
Ť
M
au point A
H
.
Le vent thermique, dont les propriétés s'énoncent en écho de celles du vent géostrophique, révèle ainsi l'influence du champ de température sur la répartition verticale du
champ de vent
. |
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