Les vents et la force du gradient de pression

Le vent est le mouvement de l'air à la surface de la Terre et est produit par des différences de pression atmosphérique d'un endroit à un autre. La force du vent peut varier d'une brise légère à la force d'un ouragan et est mesurée avec l'échelle de vent de Beaufort.

Les vents sont nommés d'après la direction d'où ils proviennent. Par exemple, un ouest est un vent venant de l'ouest et soufflant vers l'est. La vitesse du vent est mesurée avec un anémomètre et sa direction est déterminée avec une girouette.

Étant donné que le vent est produit par des différences de pression atmosphérique, il est important de comprendre ce concept lors de l'étude du vent également. La pression atmosphérique est créée par le mouvement, la taille et le nombre de molécules de gaz présentes dans l'air. Cela varie en fonction de la température et de la densité de la masse d'air.

En 1643, Evangelista Torricelli, un élève de Galileo a développé le baromètre à mercure pour mesurer la pression atmosphérique après avoir étudié l'eau et les pompes dans les opérations minières. À l'aide d'instruments similaires aujourd'hui, les scientifiques peuvent mesurer la pression normale au niveau de la mer à environ 1013,2 millibars (force par mètre carré de surface).

La force du gradient de pression et d'autres effets sur le vent

Dans l'atmosphère, plusieurs forces influent sur la vitesse et la direction des vents. Le plus important cependant est la force gravitationnelle de la Terre. Lorsque la gravité comprime l'atmosphère terrestre, elle crée de la pression atmosphérique, la force motrice du vent. Sans gravité, il n'y aurait ni atmosphère ni pression atmosphérique et donc pas de vent.

La force réellement responsable du mouvement de l'air est cependant la force du gradient de pression. Les différences de pression de l'air et de la force du gradient de pression sont causées par le chauffage inégal de la surface de la Terre lorsque le rayonnement solaire entrant se concentre à l'équateur. En raison du surplus d'énergie aux basses latitudes par exemple, l'air y est plus chaud que celui des pôles. L'air chaud est moins dense et a une pression barométrique inférieure à l'air froid aux latitudes élevées. Ces différences de pression barométrique sont à l'origine de la force du gradient de pression et du vent, car l'air se déplace constamment entre les zones de haute et de basse pression..

Pour montrer la vitesse du vent, le gradient de pression est tracé sur des cartes météorologiques à l'aide d'isobares cartographiées entre des zones de haute et de basse pression. Des barres très espacées représentent un gradient de pression graduel et des vents légers. Les plus proches montrent un gradient de pression raide et des vents forts.

Enfin, la force et le frottement de Coriolis affectent tous deux de manière significative le vent à travers le globe. La force de Coriolis fait dévier le vent de sa trajectoire rectiligne entre les zones de haute et de basse pression et la force de friction ralentit le vent lorsqu'il se déplace sur la surface de la Terre.

Vents de niveau supérieur

Dans l'atmosphère, il existe différents niveaux de circulation de l'air. Cependant, ceux de la troposphère moyenne et supérieure sont une partie importante de la circulation de l'air dans toute l'atmosphère. Pour cartographier ces modèles de circulation, les cartes de la pression atmosphérique supérieure utilisent 500 millibars (mb) comme point de référence. Cela signifie que la hauteur au-dessus du niveau de la mer n'est indiquée que dans les zones avec un niveau de pression atmosphérique de 500 mb. Par exemple, au-dessus d'un océan, 500 mb pourraient être à 18 000 pieds dans l'atmosphère, mais au-dessus de la terre, cela pourrait être à 19 000 pieds. En revanche, les cartes météorologiques de surface indiquent les différences de pression à une altitude fixe, généralement le niveau de la mer.

Le niveau de 500 mb est important pour les vents, car en analysant les vents de niveau supérieur, les météorologues peuvent en savoir plus sur les conditions météorologiques à la surface de la Terre. Fréquemment, ces vents de niveau supérieur génèrent les conditions météorologiques et les vents à la surface.

Les vagues de Rossby et le courant-jet sont deux modèles de vent de niveau supérieur qui sont importants pour les météorologues. Les vagues de Rossby sont importantes car elles apportent de l'air froid au sud et de l'air chaud au nord, créant une différence de pression atmosphérique et de vent. Ces vagues se développent le long du jet stream.

Vents locaux et régionaux

En plus des régimes de vents mondiaux de niveau bas et supérieur, il existe différents types de vents locaux dans le monde. Les brises terre-mer qui se produisent sur la plupart des côtes en sont un exemple. Ces vents sont causés par les différences de température et de densité de l'air au-dessus de la terre par rapport à l'eau, mais sont limités aux zones côtières.

Les brises des montagnes sont un autre modèle de vent localisé. Ces vents sont causés lorsque l'air des montagnes se refroidit rapidement la nuit et se déverse dans les vallées. De plus, l'air de la vallée gagne rapidement de la chaleur pendant la journée et monte en pente créant des brises l'après-midi.

Quelques autres exemples de vents locaux incluent les vents chauds et secs de Santa Ana en Californie du Sud, le vent de mistral froid et sec de la vallée du Rhône en France, le vent de bora très froid et généralement sec sur la côte orientale de la mer Adriatique et les vents de Chinook dans le nord. Amérique.

Les vents peuvent également se produire à grande échelle régionale. Un exemple de ce type de vent serait les vents catabatiques. Ce sont des vents causés par la gravité et sont parfois appelés vents de drainage, car ils s'écoulent dans une vallée ou une pente lorsque l'air froid et dense à haute altitude s'écoule vers le bas par gravité. Ces vents sont généralement plus forts que les brises de montagnes et se produisent sur de plus grandes zones telles qu'un plateau ou des montagnes. Des exemples de vents catabatiques sont ceux qui soufflent de l'Antarctique et des vastes calottes glaciaires du Groenland.