tourbillon   Niveau d'explication :    Une notion sans sens unique Au sens commun, le "tourbillon" est un déplacement conique ou cylindrique de l'eau (dans un courant marin par exemple) ou du vent , ayant tendance à se creuser en une rotation ; ce mouvement hélicoïdal peut emporter des débris solides, révélant ainsi l'existence d'une structure dans l' écoulement turbulent du fluide à microéchelle . Or, quelle que soit l' échelle spatio-temporelle à laquelle on se place, le mouvement d'ensemble de l'océan ou de l' atmosphère , assimilable à un écoulement laminaire , s'accompagne de perturbations en forme de larges tourbillons, qui peuvent être mis en évidence par l'importance et le comportement des vecteurs tourbillon attachés à chaque point de ce mouvement d'ensemble : aux petites échelles , chacun a pu observer les tourbillons de sable ou de poussière, qui sont de même nature que les trombes et tornades . Dans ces phénomènes à déplacement vif, le vecteur tourbillon est presque vertical ; mais dans d'autres phénomènes allant jusqu'aux moyennes échelles , ce peut être la composante horizontale du tourbillon qui joue le premier rôle, comme pour les arcus des orages et les rotors de cisaillement ou d' onde de relief (les tornades sont d'ailleurs issues de tels tourbillons horizontaux). aux grandes échelles , avons-nous précisé, c'est la valeur algébrique de la composante verticale du vecteur tourbillon qui est normalement appelée le tourbillon. Il faut cependant souligner que dans un référentiel galiléen , la Terre, tournant sur elle-même à la vitesse angulaire de rotation constante Ω, a un vecteur tourbillon porté du sud au nord par l'axe des pôles et tel que sa composante suivant une verticale donnée, de latitude φ, admet pour valeur algébrique le paramètre de Coriolis f = 2 Ω sin φ : ainsi, en un point M se mouvant par rapport à la Terre, le tourbillon absolu — c'est-à-dire le tourbillon en M dans un référentiel lié aux étoiles — est la somme du tourbillon du mouvement d'entraînement de la Terre en M — qui est le paramètre de Coriolis à la latitude de M — et du tourbillon relatif — qui est le tourbillon en M dans un référentiel lié à la Terre ; ce dernier nombre est souvent noté ζ ("dzêta"), et le tourbillon absolu en M est donc égal à ζ + f . Le fait que le tourbillon absolu soit approximativement une grandeur conservative en zone tempérée à l' échelle planétaire , ses modes de variation aussi à l' échelle synoptique , conduisent alors à une analyse de l'évolution des centres de pression , esquissée dans les deux articles relatifs aux thalwegs et aux dorsales . les notions vectorielles de produit scalaire (voir l' encart 1 ) et de gradient d'une fonction (voir l' encart 2 ) permettent de définir le tourbillon potentiel P en un point quelconque M de l'atmosphère, où la masse volumique de l' air est égale à ρ : alors, ρ P est le produit scalaire q a .grad θ du vecteur tourbillon absolu (complet) q a par le gradient de la température potentielle θ ; le nombre P est mesurable en rad.m 2 . K .kg - 1 .s - 1 , mais pour plus de commodité c'est la millionième partie de cette unité du Système international SI qui est utilisée comme unité de tourbillon potentiel , avec l'abréviation pvu (pour potential vorticity unit ). On peut démontrer qu'en l'absence de condensation , P est, comme θ, une grandeur conservative caractéristique de toute parcelle d'air ; or, lorsque l'altitude croît selon la verticale, cette grandeur (hormis les régions équatoriales où elle est presque nulle) reste peu variable dans la troposphère , puis s'accroît très vite en valeur absolue dans la stratosphère : c'est pourquoi la valeur indiquant ce changement — et qui est de l'ordre de + 1,5 à + 2 pvu dans l'hémisphère Nord, de l'opposé dans l'hémisphère Sud — sert à "tracer" la tropopause dynamique . Un article du glossaire réunit un ou plusieurs textes explicatifs. D'éventuels articles rattachés sont présentés dans chacun de ces textes. Les mots surlignés repèrent les passages de présentation des articles rattachés. Les mots en gras sont des liens vers d'autres articles. Le niveau d'explication - "Curieux", "Initié" ou "Expert" - vous informe sur la facilité de lecture de chaque texte. Naviguez entre ces niveaux gràce à l'échelle en haut de page.

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