 surface isotherme |
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Atmosphère barotrope et atmosphère barocline
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Les surfaces isothermes ne pourraient être parallèles aux
surfaces isobares
que dans les cas où la
masse volumique
de l'
air
dépendrait de la seule
pression atmosphérique
: en effet, la masse volumique, d'après l'
équation d'état de l'air
, est entièrement déterminée en un point et à un instant donnés par la connaissance de la
pression
et de la
température
. Une
atmosphère
qui répondrait à cette propriété d'identité entre surfaces isobares et surfaces isothermes, fût-ce à un instant déterminé, serait qualifiée à cet instant d'
atmosphère barotrope
; on parle ainsi de phénomène barotrope, de modèle barotrope d'atmosphère, etc. : dans ces cas constatés ou supposés, la structure du
vent
et de la température à un niveau de pression donné
—
on considère le plus souvent le niveau 500
hPa
, dans la
troposphère
moyenne
—
est reconduite à l'identique aux autres niveaux de pression, puisque la relation qui lie univoquement la masse volumique et la pression entraîne la constance de la température sur les surfaces isobares et l'absence de
vent thermique
. (De même, la moyenne d'une grandeur météorologique sur la
verticale
, à un instant donné, est souvent appelée la
composante
barotrope
de cette grandeur : l'ensemble des composantes barotropes des différentes grandeurs météorologiques représente en effet à cet instant une atmosphère barotrope, reproduisant la structure moyenne de l'atmosphère réelle suivant la verticale.) |
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Toute atmosphère barotrope peut donc être examinée comme une atmosphère bidimensionnelle, et les modèles les plus simples de
simulation
du comportement de l'atmosphère sont des modèles barotropes à deux dimensions d'espace. Dans une telle atmosphère, cependant, seuls les
cisaillements horizontaux
du vent peuvent être pris en compte, alors même que les mouvements verticaux à différentes
échelles spatio-temporelles
, qui sont liés aux
cisaillements verticaux
, jouent un rôle fondamental, entre autres, dans la détermination du
temps sensible
(l'
humidité
, dont nous n'avons pas tenu compte ici, accentue ce rôle). Il en résulte que la description de l'atmosphère réelle, l'identification de la majorité des phénomènes qui s'y produisent, la construction de modèles qui puissent la représenter plus précisément, supposent toutes l'existence d'intersections entre les surfaces isobares et les surfaces isothermes : alors, la température n'est plus constante à un niveau de pression donné et sa structure, de même que celle du vent, varie à tout instant d'un niveau de pression à un autre ; une atmosphère répondant à ces critères possède trois dimensions d'espace et est qualifiée d'
atmosphère barocline
, de même que l'on parle de phénomène barocline, de modèle barocline d'atmosphère, etc. (En un point d'une verticale, la différence entre la valeur d'une grandeur météorologique à un instant donné et sa composante barotrope à cet instant est précisément appelée sa
composante barocline
en ce point : la valeur de la grandeur considérée est la somme de sa composante barotrope et de sa composante barocline.) |
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Dans une atmosphère barocline, la masse volumique dépend à tout instant non seulement de la pression, mais aussi de la température, et ce point rend possibles les conversions d'
énergie potentielle
en
énergie cinétique
et
vice versa
qui entretiennent des mouvements verticaux dans l'atmosphère. On peut dire en toute première approximation que plus les
lignes isothermes
seront "serrées" sur les surfaces isobares d'une région de l'atmosphère, plus la
baroclinicité
(ou
baroclinie
) sera alors intense dans cette région et plus la
tendance
à y développer des mouvements verticaux, par conséquent, y sera accentuée. |
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