I - 5 Dynamique des masses d'air

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 5. Dynamique des masses d'air (pression, vent et circulation)

a) Généralités

→ Le vent : déplacement d'air qui se fait d'un endroit où la concentration en air est plus importante vers un endroit où la concentration en air l'est moins.

Si l'air chaud est plus léger que l'air froid c'est parce qu'il est moins dense.
Qu'est-ce que la densité ?         

                                  

→ La densité d'une substance diminue donc avec la température.

Conséquence, un mouvement d'air chaud vers le haut
s'accompagne d'un mouvement d'air froid vers le bas.
Les mouvements d'air chaud et d'air froid, dus à la différence de densité,
sont à l'origine des brises (le long des pentes en montagne ou
au bord des grandes étendues d'eau comme les lacs et les mers)
et du développement des nuages d'orage.

 

→ Mesure des concentrations en air :
- les zones les plus riches en air sont celles qui sont les plus proches du sol.
- l'air est composé de molécules et a donc un poids.
- la pression de l'air fait peser sur un homme un poids énorme mais nous ne le sentons pas car de l'intérieur de notre corps, une pression égale s'exerce vers l'extérieur.

→ La pression atmosphérique 

Définition :
La pression atmosphérique correspond au rapport existant entre le poids de la colonne d'air et la surface sur laquelle elle se trouve.

→pression atmosphérique et température :
- l'air chaud a tendance à se dilater et à monter donc la concentration en molécules dans de l'air chaud est moindre que dans de l'air froid. Donc création d'une dépression atmosphérique

→ haute pression et basse pression :
Une zone de haute pression est un endroit où la pression atmosphérique est plus élevée que la moyenne.

Une zone de basse pression est un endroit où la pression est moins importante que la moyenne.

b) La circulation atmosphérique

→ Circulation théorique

→ Les différences de température sont à la base de la création de zones de HP et de BP. L'air circule donc de la zone de HP vers la zone de BP.
(La région la plus chaude est l'équateur) l'air aura donc tendance à se dilater et à monter => une dépression thermique est engendrée.
(Aux pôles, l'air est froid et dense) il a tendance à descendre => zone de haute pression thermique.

L'air se déplace des centres de HP vers les centres de BP
→ vents venant du nord dans l'hémisphère nord
→ vents venant du sud dans l'hémisphère sud

Au niveau de l'équateur, l'air a tendance à monter (il est chaud). Son ascension sera aidée par les vents de surface venant des deux hémisphères.
Au niveau des pôles, l'air descend (il est froid)

Représentation :

L'air qui descend aux pôles crée en altitude une dépression (concentration en air très faible, moins importante que la normale en altitude)
En altitude au niveau de l'équateur, il y a plus d'air que la normale. Il y a une zone de HP en altitude.

Deuxième représentation possible :




La situation simple et la réalité :
En surface, dans l'hémisphère nord, il devrait y avoir des vents du nord, mais en Belgique, les vents du sud-ouest sont dominants.
La situation réelle :
La terre a la propriété de dévier tous les vents. Cette déviation est due à la force de Coriolis.  

c) La force de Coriolis
• Généralités :
La terre tourne d'ouest en est et effectue une rotation complète en +- 24 heures.
Un point situé à l'équateur effectuera en une rotation la circonférence au niveau de l'équateur, c-à-d 40.000km.  

- Réflexion sur la déviation :
La force de Coriolis est une force qui agit sur n'importe quel corps mobile dans un système tournant indépendamment.
La Terre tourne autour de son axe une fois toutes les 24 heures.
En conséquence, un objet se déplaçant au-dessus de la Terre sera dévié par rapport à la rotation de la Terre. Cette déviation va vers la droite, dans l'hémisphère Nord vers la gauche, dans l'hémisphère Sud.

- Importance de la déviation
La quantité de déviation que fait l'air est directement liée à la vitesse à laquelle l'air se déplace et sa latitude.
C'est dans les hautes latitudes que la déviation est la plus forte.

d) la situation réelle

- les trois cellules de circulation

d1) Il y a une déviation des vents ils ne sont pas capables d'arriver à l'équateur en venant des pôles.
Ils restent bloqués au niveau des 60° de latitude.
Entre temps, l'air polaire s'est réchauffé et à tendance à s'élever.
Une dépression est créée au niveau des 60° de latitude.

d2) De cette manière, l'air équatorial d'altitude a tendance à rejoindre les pôles.
Il est également dévié et reste bloqué au niveau des tropiques.
L'air s'est refroidit et a tendance à s'affaisser.
Une zone de haute pression est créée au niveau des tropiques.

d3) En surface, l'air a tendance à aller d'une zone de haute pression vers une zone de basse pression.
En altitude, un excès d'air se forme au-dessus de l'équateur et des 60° de latitude.
Inversement, une dépression se crée au niveau des 30° et 90°
On peut ainsi réaliser 3 boucles de circulation par hémisphère.

- circulation de l'air et Isobares
- les isobares
Un isobare est une ligne sur une carte géographique qui joint toues les localités où règne un même pression atmosphérique.

Anticyclone (A) = aire de haute pression, la pression diminue du centre vers la périphérie.
Dépression (D)  = aire de basse pression, la pression augmente du centre vers la périphérie.
Col = zone de haute pression qui forme un pont entre 2 anticyclones
Dorsale (ou crête) = prolongement de l'anticyclone jusque dans une zone dépressionnaire.
Talweg = aire dépressionnaire non fermée située entre 2 anticyclones.

- la circulation atmosphérique dans l'HN aux latitudes tempérées

À cause de la déviation des vents, l'air circulera en tourbillonnant lors de son déplacement d'un anticyclone vers une dépression.
En effet, dans l'HN,  la déviation se fait vers la droite.
(plus les isobares sont serrés, plus le vent est puissant)



- la circulation atmosphérique dans l'HS aux latitudes tempérées

La déviation des vents est l'inverse de celle de l'HN.
En effet, la déviation se fait vers la gauche dans cet hémisphère

- la loi de Buys-Ballot

Les vents sont presque parallèles aux isobares.
Dans l'HN,
→ ils tournent vers la droite dans un anticyclone
→ et vers la gauche dans une dépression.
Dans l'HS, la situation est inverse.
→ Ils tournent vers la droite dans une dépression
→ et vers la gauche dans un anticyclone.

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