Les fronts Les fronts délimitent les masses d’air différentes.

Les critères utilisés pour localiser les fronts Changement brusque de la direction des vents Forte variation de la température Forte variation de la température du point de rosée (humidité) Un ou plusieurs de ces critères sont requis.

Analyse pour ce matin

Carte des fronts pour ce soir de Météo-France

JEUDI 12Z

Loi de Newton Tout objet garde sa vitesse (y compris sa direction) constante, par rapport aux étoiles fixes (référentiel fixe), à moins qu'une force nette agisse sur lui. Lorsque l’on applique une force sur un objet, son accélération dépend de sa masse. Accélération = changement de vitesse et/ou de direction Exemple du joueur d’hockey Bien insister sur le fait qu’une accélération peut signifier un changement de direction.

Force nette (résultante) = somme des forces FR F2 FR F2

La pression La pression est une force par unité de surface. Dans l’atmosphère, il s’agit donc du poids de l’air (force de gravité) par unité de surface. 1 hPa = 100 Pa = 100 Nm-2

La pression en un point dépend donc exclusivement du poids de l’air situé au-dessus de ce point.

Force du gradient de pression Force du gradient de pression (par unité de masse) = différence de pression/(distance X densité de l’air) (N Kg-1)

Métro à Tokyo!!!

Est-ce toujours comme cela. NON Est-ce toujours comme cela? NON! Lorsque les distances sont suffisamment importantes (500 km et +), la force de Coriolis dévie les vent vers la droite (dans l’hémisphère Nord), ce qui fait que les vents sont parallèles aux isobares!

N O E S 980 984 988 992 hPa 1000 1004 1008 1012

L’origine du vent Le déplacement de l’air (le vent) est causé par la variation spatiale et temporelle de la pression. Un gradient horizontal de pression signifie une variation de la pression sur une certaine distance sur un plan horizontal (même hauteur). Le gradient horizontal de pression multiplié par la densité (masse) de l’air nous donne la force du gradient de pression ou plus simplement la force de pression.

Les « forces » à l’origine de la direction et la vitesse des vents Force du gradient de pression « Force » de Coriolis (force fictive causée par un référentiel en rotation) Force de frottement Les forces de Coriolis et de frottement ne sont pas à l’origine des vents mais apparaissent plutôt lorsque le vent est déjà présent. Ces 2 forces modifient la direction et la vitesse du vent déjà présent.

Hauteurs géopotentielles C’est la distance séparant un niveau de pression et le niveau moyen de la mer. Les lignes d’égales hauteurs géopotentielles sur une carte météorologique sont appelées isohypses.

Représentation des hauteurs (isohypses)

Effets de la température sur les niveaux de pression et sur le vent P est constant 500 hPa 500 hPa dz’ dz 1000 hPa froid chaud froid Si T   V  P = (m/V) RT (Loi des gaz parfaits)

P = (m/V) RT (Loi des gaz parfait) Si P est constant, alors: Si T   V  Donc la densité de l’air va diminuer Elle occupera un plus grand volume D’où l’élévation du niveau de 500 hPa en altitude.

La convergence L’excédent de masse en un point causé par la convergence donne lieu à la création d’un mouvement de l’air soit vers le haut ou vers le bas.

La divergence Le vide de masse en un point causé par la divergence donne lieu à la création d’un mouvement de l’air provenant du haut (divergence au sol) ou du bas (divergence en altitude).

Les vents locaux La brise de mer Les vents de lac Le vent chaud des Rocheuses: le Chinook Les vents katabatique et anabatique

LA BRISE DE MER

Brise de mer (le jour)

Brise de terre: la nuit

Plage en Australie

HISTOIRE 1000 B.C.: Homer parle de la brise de mer en mentionnant que les combattants qui partaient au large au coucher du soleil étaient favorisés. 300 B.C.: Selon Aristote, la brise de mer est une réflexion de la brise de terre. Un obstacle comme une île par exemple est nécessaire afin de produire la brise de mer.

La brise de mer est un vent « local » dont l’échelle spatiale est de quelques dizaines de km. On peut donc négliger la force de coriolis. Seule la force du gradient de pression est importante dans le cas de la brise de mer.

Formation de la brise de mer

Formation de la brise de mer Réchauffement de la colonne d’air au-dessus du sol  expansion

Formation de la brise de mer création d’une haute pression en altitude au-dessus de la terre et d’une basse pression au-dessus de la mer en altitude L’air en altitude se déplace donc de la terre vers la mer en réponse au gradient de pression

Formation de la brise de mer Le déplacement d’air en altitude produise une basse pression près du sol et une haute pression au-dessus de la mer.

Formation de la brise de mer Le gradient de pression au sol induit un vent en surface qui va de la mer vers la terre.

Formation de la brise de mer

Formation de la brise de mer matin

Formation de la brise de mer

Formation de la brise de mer

Formation de la brise de mer

Un front de brise de mer          

Vents autour d’une île

Vents et plans d’eau Pourquoi le vent est souvent plus intense au-dessus de l’eau? Friction moins grande.

Vent et montagnes Ex: Chinook, Foehn

Vents sur la paroi montagneuse Le jour 700 hpa H 750 hpa Réchauffement diurne B 800 hpa Divergence en altitude Baisse de pression au sol Convergence au sol Le jour: le vent se dirige vers le haut de la montagne

Vents sur la paroi montagneuse La nuit 700 hpa B 750 hpa Refroidissement nocturne H 800 hpa convergence en altitude Hausse de pression au sol Divergence au sol La nuit: le vent se dirige vers le bas de la montagne

LES VENTS À GRANDE ÉCHELLE Leur direction est parallèle aux isobares Pourquoi? C’est la faute à Gustave et à sa force! La fameuse force de Coriolis.

Loi de Newton Tout objet garde sa vitesse (y compris sa direction) constante, par rapport aux étoiles fixes (référentiel fixe), à moins qu'une force nette agisse sur lui. IMPORTANT: la vitesse est un vecteur avec une grandeur et une direction. Si la direction change  la vitesse change.

Mais qu’est-ce qu’un référentiel au juste? Un repère géométrique tridimensionnel permettant de spécifier la position de tout point donné M dans l'espace à partir de trois nombres appelés les coordonnées de ce point Z y x

Mais si le référentiel était en mouvement! 10 km/h 20 km/h Votre vitesse par rapport au train est de 10 km/h Votre vitesse par rapport au sol est de 30 km/h

Quel serait le référentiel idéal? Les étoiles très éloignées dans l’univers. Elles bougent mais elles sont tellement éloignées de nous que leur mouvement est négligeable de notre point de vue.

La Terre est notre référentiel et elle est en rotation!

La force de Coriolis La force de Coriolis est une force « fictive » qui dévie les objets vers la droite dans l’hémisphère nord et vers la gauche dans l’hémisphère sud. Cette force est dite fictive car elle est causée par le fait que notre référentiel (la Terre) tourne sur lui-même. La déviation observée des objets n’est pas causée par une force à proprement dit, mais plutôt par le fait que NOUS bougeons (nous somme en rotation autour d’un axe de rotation).

Mais qu’est-ce qu’un référentiel au juste? Un repère géométrique tridimensionnel permettant de spécifier la position de tout point donné M dans l'espace à partir de trois nombres appelés les coordonnées de ce point Z nord est

Exemple d’un plateau tournant

http://galileo.cyberscol.qc.ca/InterMet/accueil.html

Ce qui importe est la rotation du plan horizontal local

8h00 12h00 St-Jovite Montréal

Les fausses croyances…. Eau du lavabo ou de la toilette Circulation automobile (!!!)

Le vent géostrophique N O E O N S S E Vue qu’aurait une personne dans l’espace (référentiel non tournant)

Le vent géostrophique C’est le même phénomène vu à partir du référentiel en rotation (Terre)

Le vent géostrophique Le vent géostrophique est donc le vent qui résulte de l’équilibre de 2 forces: la force du gradient de pression et la force de Coriolis. Ce vent augmente lorsque le gradient de pression augmente. car la force de Coriolis doit augmenter afin de l’équilibrer  V plus grand Ce vent diminue lorsque la latitude est plus grande car la force de Coriolis est plus grande en s’approchant des pôles et ce pour un même V

Sens de rotation autour des L et H

Le courant Jet ou le Jet Stream Le courant Jet est ce vent fort situé à environ 10 km d’altitude. Il passe aux endroits où le gradient horizontale de température est le plus prononcé.

La migration saisonnière nord-sud du courant Jet

Le vent au sol En raison de la force de friction, le vent qui résulte des 3 forces coupe les isobares avec un angle d’environ 45o

Les vents au sol Divergent dans une H Convergent dans une L

Importance des vents au sol convergence des vents dans une dépression qui permet l’apparition du mouvement vertical vers le haut et du mauvais temps lui étant associé. divergence des vents dans un anticyclone permettant l’apparition du mouvement vertical vers le bas et le beau temps lui étant associé. formation de zone frontale plus intense en surface.

LE VENT EN ALTITUDE EST-IL TOUJOURS GÉOSTROPHIQUE? NON PAS SI LA FORCE DU GRADIENT DE PRESSION CHANGE (EN GRANDEUR OU EN DIRECTION) DANS L’ESPACE!

Vent agéostrophique

Vent agéostrophique

divergence convergence Les vents sont plus forts dans une circulation anticyclonique Les vents sont lus faibles dans une circulation cyclonique V > Vg V < Vg divergence convergence

Baisse de ps associée à la divergence en altitude

Divergence en altitude baisse de pression au sol convergence de l’air au sol mouvement vertical formation de nuage + précipitation

Comment se forme le courant Jet? Force du gradient de pression vers le nord Force de Coriolis vers le sud (si V= Vg) Force de Coriolis est à droite du vent (H.N.)  Vent entre dans la page (vent d’ouest) B H

Formation des cyclones aux latitudes moyennes Le gradient horizontale de température est responsable de la formation du courant Jet La circulation cyclonique et anticyclonique dans le courant Jet forme des zones de convergence et de divergence en altitude. Par continuité, ces zones de convergence et de divergence augmentent et abaissent la pression au sol, formant ainsi les anticyclones et les dépressions (cyclones). La divergence et la convergence des vents au sol permettent la formation de courants descendant et ascendant qui sont responsables du beau temps et du mauvais temps (nuages et précipitation).

Les dépressions tropicales Dans les régions tropicales (30oS à 30oN de latitude), le gradient horizontal de température est faible. Circulation faible en altitude et pas de courant Jet Divergence faible et presqu’inexistante  Pourtant, il y a formation de dépressions en surface…

Réchauffement différentiel local dans la verticale Dans les tropiques, air est souvent instable (profil de température absolument instable ou conditionnellement instable) et donne lieu à la formation d’orages. Lors de la formation de la pluie, il y a changement de phase de l’eau (vapeur à liquide) Il y a donc libération de chaleur latente et réchauffement de l’air à l’altitude à laquelle la condensation se produit.

Supposons qu’il y ait condensation et formation de nuage entre 400 et 600 hPa.

En raison du réchauffement, la couche 400-600 hPa épaissit En raison du réchauffement, la couche 400-600 hPa épaissit. Cependant, aucun gradient horizontal de pression n’apparaît puisque la couche épaissit également partout.

Réchauffement différentiel ou local

L H L

Divergence en altitude et convergence en surface

Cyclones tropicaux Force de Coriolis dépend de latitude et vitesse Dans les tropiques: latitude petite et donc Coriolis petit. Seule solution: Augmenter V afin de balancer la force du gradient de pression! Donc pour une force de gradient de pression donnée, les vents dans les cyclones tropicaux sont plus grands que dans un cyclone des latitudes moyennes

LES OURAGANS DÉPRESSION TROPICALE TEMPÊTE TROPICALE OURAGAN (CLASSE 1 À 5) 70 km/h 120 km/h > 120 km/h OURANGAN FLOYD (1999)

Échelle de Saffir-Simpson

Daniel

Le même processus contribue aussi aux latitudes moyennes Creux: région allongée et étroite où la pression est plus basse que les régions adjacentes Crête: région allongée et étroite où la pression est plus élevée

Max d’air chaud Max d’air froid

Le long des fronts 400 hpa 600 hpa 750 hPa 900 hPa Front chaud : maximum d’air chaud en altitude Front froid: minimum d’air froid en altitude

À l’arrière du front froid 600 hpa 750 hPa 900 hPa 1000 hpa

PAUSE DE QUELQUES MINUTES FILM SUR LE CHAOS VA SUIVRE…..