Vie et mort d'une perturbation océanique

VIE ET MORT D'UNE PERTURBATION

Voir aussi la page "La pression atmosphérique".

Comment nait et meurt une dépression et la perturbation qui lui est associée ?

Une dépression naît de la rencontre entre de l'air chaud venu de l'équateur et de l'air froid venu du pôle. C'est donc un conflit titanesque entre une masse d'air froid et une masse d'air chaud. Un mécanisme se met alors en place pour lui donner naissance. L'ensemble de ce processus est appelé la Cyclogenèse.

Les acteurs:

- une masse d'air chaud: cet air chaud prend naissance dans les régions équatoriales. L'air chaud est léger et donc il s'élève. L'air chaud contient plus de vapeur d'eau que l'air froid.

- une masse d'air froid: cet air froid est généré au niveau des pôles, il est lourd et s'écoule prés du sol.

- le transfert de chaleur: l'air froid tend à s'écouler vers l'équateur alors que l'air chaud se dirige vers les pôles mais monte en altitude pour s'y écouler. On obtient un courant d'altitude dit courant-jet.
Il n'y a pas de "conflit" entre ces deux types d'air. De l'air chaud ne se mélange pas à de l'air froid pour donner de l'air tiède !!!

- la rotation de la terre: la terre tourne sur elle même à une vitesse d'environ 1670 km/h. Cela va perturber l'air chaud qui prend le même sens de rotation que la planète (mouvement O/E). plus il s'approche du pôle, et plus il tourne vite. (la vitesse du courant d'altitude, courant-jet, peut dépasser 450 km/h à une latitude de 30°)
Si aucun élément supplémentaire n'intervenait, il serait incapable d'atteindre le pôle

• les turbulences: ces turbulences apparaissent spontanément: au fil des heures, de petits tourbillons se développent. Ils permettent à l'air chaud et à l'air froid de dépasser cette barrière quasi-infranchissable constituée par le courant-jet.
  L'air chaud et l'air froid vont alors pouvoir s'écouler

Déclenchement du phénomène

(En rouge: l'air chaud, en bleu: l'air froid).

Il se fait en plusieurs étapes:

• Grâce aux turbulences, l'air froid va pouvoir s'écouler vers le sud. Comme il est dense et compact, il se déplace au niveau du sol.
  A l'inverse, l'air chaud va progresser vers le nord, essayant de s'enfoncer dans l'air froid. Mais comme il est plus  léger que l'air froid, il va "contourner l'obstacle" en s'élevant. Cette ascension est très lente, la pente étant de 1 à 2% maximum. La surface de contact entre ces deux masses d'au est appelé front.
  Le refroidissement de la masse d'air chaud au niveau de ce front va entraîner la création de nuages. On parle de front chaud puisque c'est l'air chaud qui repousse l'air froid. L'inclinaison de la pente étant faible, le front chaud peut être très étendu, mais d'une activité modérée.

• En s'élevant, l'air chaud va créer une zone de basse pression. L'air froid va alors s'engouffrer vers la zone dépressionnaire. Mais du fait de la rotation de la Terre, il ne se dirige pas directement au centre, mais contourne la dépression sur la gauche dans le sens contraire des aiguilles d'une montre (et inversement pour l'hémisphère sud).
  
  L'air froid étant plus lourd que l'air chaud, il n'a aucun mal à se glisser sous l'air chaud et à le repousser en altitude: la démarcation entre l'air froid et l'air chaud est une surface plus fortement inclinée que celle obtenue avec la progression de l'air chaud sur l'air froid.(environ 5%). Le refroidissement est plus important et les nuages plus actifs: ainsi est né le front froid, bande nuageuse plus étroite que le front chaud

Conclusion partielle:
Une dépression prend naissance grâce à la confrontation entre une masse d'air chaud et une masse d'air froid.
L'air chaud se heurtant à l'air froid est rejeté en altitude ce qui crée une zone de basse pression.

Mais la formation d'une dépression marque aussi la formation de fronts nuageux (front chaud et front froid) constituant une perturbation.

Une perturbation (et une seule) est inévitablement associée à une dépression.

Remarque: il arrive que se forme un front froid secondaire. Ceci s'explique par la présence d'une bouffée d'air encore plus froid et instable dans la masse d'air froid.

Le stade de la maturité:

Anatomie d'une perturbation

Une perturbation nouvellement constituée est caractérisée par:

• la tête: elle se trouve à l'avant du front chaud (plusieurs centaines de km séparent la tête de la zone pluvieuse. La masse d'air est froide.

• le corps: il est constitué du front chaud et du front froid
  Comme on l'a vu précédemment, le front chaud est généralement d'une grande étendue et donne un aspect filandreux sur les images satellites,  alors que le front froid est plus ramassé, mais aussi plus actif (jolie couleur blanche sur les images).

• la zone de liaison (secteur chaud): zone séparant le front chaud du front froid (souvent du gris sur les images).

• la traine: zone à l'arrière du front froid: la masse d'air est froide.
  Sur les photos satellites, on reconnait la traine à la multitude de petites tâches qui la compose. Cela s'explique par le fait que l'air frais, en se déplaçant vers le sud, passe sur des surfaces de plus en plus chaudes: il est alors réchauffé à sa base, et la convection s'organise.

Évolution d'une perturbation

L'air froid, plus dense, circule plus vite que l'air chaud (de 20 à 70 km/h pour l'air froid, de 10 à 30 km/h pour l'air chaud). Le front froid rattrape donc petit à petit le front chaud et la zone de liaison diminue.

Il faut en général dans les 24 heures pour que la liaison entre les deux fronts se réalise. L'air chaud, prisonnier entre les deux masses d'air froid (à l'avant et à l'arrière), est alors rejeté en altitude: il y a naissance d'une occlusion caractérisée par la formation de spirales nuageuses (front occlu).

Phénomènes constatés au passage d'une perturbation (front chaud puis front froid). Cas d'école.

Est repris ici l'exemple d'une dépression "parfaite", mature, avec ses 2 fronts bien différenciés. Dans la réalité, ça n'est pas toujours le cas, ne serait ce qu'en fonction de l'"âge" de la dépression et de la force des contrastes de masses d'air.

• à l'arrivée du front chaud

- La pression chute car de l'air plus léger (air chaud) remplace de l'air plus dense (air froid), l'ascendance de l'air chaud accentuant le phénomène. (Voilà pourquoi le baromètre baisse).

- le vent se met à souffler en direction du S/ SE

- Différents genres de nuages se succèdent  (se reporter au dossier consacré aux nuages)

1. Apparition de Cirrus 12 à 24 h avant l'arrivée du front.
2. Arrivée de Cirrostratus (phénomène de halo autour de la lune ou du soleil).
3. Arrivée d'Altostratus (soleil vu comme au travers d'un verre dépoli).
4. les Altostratus s'épaississent en Nimbostratus, commençant à donner des précipitations continues.

• au passage du front chaud (marque au sol de l'air chaud)

- la pression continue de chuter pour atteindre son niveau le plus bas

- le vent s'oriente au SO

- la température s'élève doucement

- les Nimbostratus donnent des pluies continues.

• à l'arrière du front chaud (secteur chaud)

- la pression est stationnaire

- le vent passe au secteur O

- la température continue à s'élever pour atteindre son maximum

- les stratus remplacent les nimbostratus et donnent de la bruine

• à l'arrivée et au passage du front froid (marque au sol de l'air froid)

- la pression est stable ou en légère baisse (fronts froids virulents)

- le vent reste orienté à l'O.

- la température est stable

- reprise des précipitations continues par nuages moyens (nimbostratus et altostratus)

• à l'arrière du front froid (traine)

- la pression remonte très nettement (l'air froid plus dense remplace l'air chaud). Plus cette remontée est rapide, et moins les averses seront fréquentes.

- le vent tourne au NO puis au N

- la température baisse assez nettement

- les précipitations prennent un caractère d'averse.La traine qui succède au passage rapide du front froid est  composée de Cumulus et Cumulonimbus plus ou moins développés (selon que la pression est élevée ou non).
Au final ne subsistent que des cumulus dont la taille diminue de plus en plus.

• Remarque: le front secondaire : présent dans la traine, il est souvent associés à des lignes de grains accompagnées de manifestations orageuses importantes avec grêle.

Cas de l'occlusion

Outre la disparition de la zone de liaison, l'occlusion se caractérise par des précipitations très importantes engendrées par les Nimbostratus.
A ces Nimbostratus vont succéder directement des averses liées aux Cumulus et Cumulonimbus.

La mort d'une dépression

Avec l'expulsion de l'air chaud en altitude rattrapé par l'air froid (occlusion), la dépression va être coupée de son approvisionnement en air chaud et les contrastes de température vont s'atténuer.

La zone dépressionnaire va alors se combler. L'air tourne encore sur lui-même, poussé par son propre élan, jusqu'à ce que l'énergie soit consumée.
Il ne subsiste qu'un pseudo-front qui sépare les deux masses d'air polaire arrivées au contact.

Cas particulier: le cut-off ou la dépression mono-front !

Lors de sa progression vers le sud, l'air froid peut voir son alimentation se couper petit à petit. Dans ce cas, il finit par être isolé autour d'un air plus chaud et forme une goutte froide (cut-off).

Plusieurs conséquences sont possibles:

• le contraste de masse d'air accentue l'instabilité: les Cumulus et Cumulonimbus se développent et peuvent apporter averses et orages. (convection diurne).
  Cette situation, rencontrée le plus souvent après le passage d'un front froid sur la France, concerne principalement la Méditerranée.

• En été, la goutte froide peut rencontrer une dépression thermique (l'air surchauffé du sol s'élève, provoquant une baisse de la pression). La rencontre entre cet air froid et chaud va générer un front orageux.
  On relève ce phénomène dans les régions chaudes (ex: Espagne: les orages peuvent remonter sur la France dans un flux de sud).
• Ci dessous la carte météo analysée sur l'Atlantique Nord. (La date et l'heure UTC est précisée dans le cartouche en haut à gauche).

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