 vent géostrophique |
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À un instant donné, la "topographie" d'une
surface isobare
sur une carte
synoptique
se matérialise en y traçant des
lignes isohypses
par valeurs régulièrement espacées des
altitudes géopotentielles
. Si l'on reporte sur cette carte les flèches représentant le "
vecteur
"
vent
aux points d'
observation
(ces derniers constituent les extrémités des flèches, qui ont la
direction
et le sens du vent et une longueur égale, à l'échelle près, à sa
vitesse
), on constate alors qu'en chaque point, le vecteur vent réellement observé s'écarte peu en vitesse et direction d'un vecteur vent "théorique" appelé vent géostrophique, qui possède deux propriétés : |
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il est tangent à la
ligne isohypse
passant par ce point et son sens est tel qu'il laisse les altitudes géopotentielles plus basses sur sa gauche dans l'hémisphère Nord, sur sa droite dans l'hémisphère Sud ;
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sa vitesse est d'autant plus élevée que les distances entre lignes isohypses successives au voisinage du point d'observation sont plus petites. Plus précisément, à l'
échelle synoptique
, cette vitesse peut être considérée comme proportionnelle à l'intensité du
gradient isobare de géopotentiel
(donc à la pente de la surface isobare) en ce point ; le coefficient de proportionnalité est ici égal à
G
s
/
f
, où
f
désigne le
paramètre de Coriolis
et
G
s
, le coefficient sans dimension affecté à la définition du
mètre géopotentiel
et formellement égal à la valeur moyenne de
g
, soit
G
s
= 9,81. Il faut souligner que lorsque la latitude décroît, ce coefficient de proportionnalité, qui est minimal aux pôles, croît comme 1 /
f
jusqu'à devenir très grand près de l'équateur : ainsi, dans les
zones
intertropicales situées en deçà de 20° de latitude environ, on ne peut plus considérer que le vent obéit à l'approximation du vent géostrophique.
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La
règle de Buys-Ballot
, dès 1857, avait énoncé une relation analogue entre vent et
pression
, mais au
niveau moyen de la mer
: si l'on représente à un instant donné une surface d'
altitude géopotentielle
constante en y traçant des
lignes isobares
par valeurs régulièrement espacées de la
pression atmosphérique
, et si l'on reporte sur cette surface les
vecteurs
représentant le vent aux points d'observation, alors ces vecteurs vent, dans l'hémisphère Nord, laissent les basses
pressions
sur leur gauche et les hautes pressions sur leur droite, le contraire s'appliquant à l'hémisphère Sud ; en outre, la
vitesse du vent
est d'autant plus élevée que les distances entre lignes isobares successives au voisinage du point d'observation sont plus petites. La proportionnalité "locale" entre gradient isobare de géopotentiel et
gradient horizontal de pression
justifie cette règle, quoique l'approximation du vent géostrophique soit en fait mieux respectée dans l'
atmosphère libre
que dans la
couche limite planétaire
, où la
direction du vent
, constate-t-on, n'épouse pas au plus près le tracé des lignes isohypses ou
isobares
: la cause en est l'action du
frottement
de l'
air
contre la surface terrestre, qui tend à faire "sortir" celui-ci des
anticyclones
et à le faire "entrer" dans les
dépressions
, puis qui s'atténue avec l'altitude. |
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Le fait que le vent souffle pratiquement dans la direction des lignes isohypses pose question, puisque l'on s'attendrait à un mouvement de l'air dirigé des pressions plus hautes vers les pressions plus basses, et donc perpendiculaire à ces courbes : c'est en réalité la
force de Coriolis
qui, en déviant ce mouvement vers la droite dans l'hémisphère Nord, vers la gauche dans l'hémisphère Sud, compense l'action des
forces de pression
horizontales et rend le déplacement de l'air à peu près parallèle aux lignes isohypses. Cette répartition générale des
vents
(hors de la
zone
équatoriale) exprime l'existence d'un état d'équilibre dynamique dont les mouvements de l'
atmosphère
tendent sans cesse à se rapprocher sans jamais l'atteindre. |
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