La rotation des masses d'air autour des dépressions

Bertrand Millet

Centre d'Océanologie de Marseille

Benoît Urgelli

ENS Lyon / DGESCO

09/11/2000

Résumé

Explication de l'enroulement des masses d'air autour d'un centre dépressionnaire.


Table des matières

Question

Objet : Sens de rotation des masses d'air autour des dépressions Date  : Ven, 6 Oct 2000 21:38:33 De  : fabrice dholland.

« Dans l'hémisphère Nord, la force de Coriolis dévie les masses d'air vers la droite. Les vents se déplacent des zones de haute pression vers les zones de basses pressions ; étant déviés vers la droite, ils vont tourner dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'anticyclone, mais lorsqu'ils arrivent près de la dépression, on observe sur les photos satellitales des écharpes nuageuses qui s'enroulent dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Elles sont donc déviées vers la gauche, ce qui semble contradictoire avec l'effet de la force de Coriolis : pourquoi ? »

Réponse

Résumé :

Les masses d'air abordent les centres dépressionnaires en étant déviés par la force de Coriolis à une grande échelle spatiale (plusieurs milliers de kilomètres). À moyenne échelle spatiale (quelques centaines de kilomètres), la force de Coriolis a moins d'influence sur la déviation des trajectoires et la circulation cyclonique autour des centres dépressionnaires est induite par le forçage prépondérant des vents qui ont subis de plus fortes déviations sur une plus grande échelle spatiale.


Ce forçage "extérieur" des vents cycloniques à proximité des centres dépressionnaires s'étend sur des distances beaucoup plus grandes en haute altitude qu'en basse altitude car en basse altitude, les vents sont ralentis par le frottement au sol et sont donc moins déviés par la force de Coriolis. Cette différence d'emprise de la rotation cyclonique des vents entre haute et basse altitudes procure aux dépressions leur forme en spirale étirée verticalement.

Plus en détails :

Les cellules de circulation verticales troposphériques (cellules de Hadley) décrivent deux centres de basses pressions atmosphériques (à l'équateur et aux latitudes moyennes), ainsi que deux centres de hautes pressions (situés sur les latitudes tropicales et polaires).

Comme vous le mentionniez, les vents se déplacent dans chaque hémisphère depuis les centres de hautes pressions vers les centres de basses pressions, sous l'effet des forces liées aux gradient de pression. Les mouvements de ces vents sont déviés par la force de Coriolis vers la droite dans l'hémisphère Nord, et vers la gauche dans l'hémisphère Sud.

C'est ainsi que l'action conjuguée de l'ensemble des vents qui arrivent sur les centres de basses pressions des moyennes latitudes, en circulant vers le Nord depuis les régions tropicales et vers le Sud depuis les régions polaires, en étant tous déviés vers la droite de leurs mouvements respectifs, se traduit par une circulation résultante giratoire autour de ces centres de basses pressions.


Cette circulation s'oriente dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, que l'on appelle le sens cyclonique dans l'hémisphère Nord. Par symétrie dans l'hémisphère Sud, les centres de basses pressions atmosphériques aux moyennes latitudes sud sont entourés d'une circulation giratoire résultante orientée dans le sens des aiguilles d'une montre, cette fois-ci, mais que l'on appellera encore cyclonique , les dénominations s'inversant entre les deux hémisphères par simple convention de vocabulaire.

Les « bras » qui apparaissent sur les images satellitales Météo-France correspondent aux enroulements nuageux autour de ces gyres cycloniques et c'est pourquoi ils s'étirent vers la droite de la masse nuageuse dans l'hémisphère Nord (vers la gauche dans l'hémisphère Sud).

Figure 3. Animation Météo-France : les tempêtes de décembre 1999

Animation Météo-France : les tempêtes de décembre 1999

Un raisonnement analogue conduit à comprendre pourquoi les centres de hautes pressions sont entourés d'une circulation résultante giratoire orientée dans le sens des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère Nord (inversement dans l'hémisphère Sud), que l'on appelle anticyclonique dans chaque hémisphère.

On notera que les circulations des deux fluides de l'enveloppe externe de la planète, l'atmosphère et l'océan, s'orientent toujours de la même manière en chaque point du globe autour des centres de hautes et basses pressions atmosphériques et/ou océaniques : mouvement anticyclonique autour des hautes pressions et cyclonique autour des basses pressions.

Bibliographie :

Océanographie Régionale de P. Tchernia, ENSTA, 1978, on trouve de magnifiques planches de la circulation des vents sur les océans des deux hémisphères avec les localisations des centres HP et BP.