Le vent résulte du déplacement de l’air depuis les zones de hautes pressions vers les zones de basses pressions.
Ce mouvement ne cesse que lorsque l’écart de pression disparaît et que l’équilibre est atteint.
En s’écoulant des zones de haute pression vers les zones de basse pression, ces courants contribuent à établir un certain équilibre atmosphérique. Parce qu’ils entraînent avec eux la chaleur et l’humidité des masses d’air, ils jouent également un rôle primordial dans la plupart des phénomènes météorologiques.

  
 La circulation atmosphérique

L’air est constamment en mouvement. A l’échelle planétaire, ces mouvements forment la circulation générale de l’atmosphère, qui transporte la chaleur de l’équateur vers les hautes latitudes et ramène l’air froid vers les tropiques. 

 La force de Coriolis

Imaginons un avion qui voyage en ligne droite du pôle Nord à l’équateur et qui parcourt cette distance en une heure. Puisque la Terre tourne sur elle-même à la vitesse de 15¾ par heure, l’avion aura dévié de 15¾ lorsqu’il atterrira. Cette déviation, appelée force de Coriolis, agit sur tous les corps en mouvement autour de la Terre, y compris les vents. Elle tend à infléchir tout déplacement à droite de la cible visée dans l’hémisphère Nord (à gauche dans l’hémisphère Sud).

L’explication du phénomène fut donnée en 1835 par Gustave Coriolis.

L’air se déplaçant à la surface du globe bouge à des vitesses différentes en fonction de la rotation de la Terre, ce qui se traduit sur une carte par une déviation. 

 Pression et vitesse du vent

La vitesse du vent est proportionnelle au gradient de pression, qui exprime les variations de pression dans un même plan horizontal.
Comme la direction dans laquelle souffle le vent est soumise à la déflexion due à la force de Coriolis, l’air tourbillonne autour des centres de basses pressions. 

Plus une dépression est creuse, plus elle aspire l’air alentour et plus les vents sont forts. C’est la raison pour laquelle, les cyclones et les tornades, avec de minuscules noyaux, génèrent des vents aussi violents.

 

Sous les tropiques, la forte chaleur de surface induit de très basses pressions, et génère des vents violents. 

 Les vents sont toujours plus forts en mer que sur terre. En effet, les forces de frottement sont plus faibles sur l’eau que sur le sol, où les obstacles sont nombreux.

C’est en mer que l’on trouve les plus grands fetchs, les distances sur lesquelles le vent reste constant. Le plus long fetch de la planète s’observe dans l’océan Austral, où les vents tournent autour du globe sans y rencontrer aucune terre.
C’est dans ces eaux qu’ils sont les plus violents et que les houles ont les plus fortes amplitudes.
Les marins ont surnommé ces latitudes les « quarantièmes rugissants », « les cinquantièmes hurlants » et les « soixantièmes grinçants ». 

L’échelle de Beaufort

Mise au point en 1805 par l’amiral anglais Francis Beaufort, l’échelle de Beaufort se sert des effets du vent sur la mer pour exprimer sa force. À l’aide des anémomètres, on est aujourd’hui capable de mesurer précisément la vitesse du vent, ce qui permet d’établir des correspondances avec l’échelle de Beaufort.
Sur la côte George V, en Antarctique, les vents soufflent en moyenne à 320 km/h.

Le record terrestre de vitesse du vent est de 513 km/h. C’est la vitesse d’une rafale mesurée en mai 1999 dans une tornade en Oklahoma. 

 Les vents dominants

Bien que le vent puisse, en un endroit donné, souffler de toutes les directions, les statistiques sur une longue période définissent généralement une direction préférentielle correspondant à ce que l’on appelle le vent dominant.

La circulation générale de l’atmosphère dessine des ceintures de vents dominants autour du globe.

Chaque hémisphère terrestre est entouré par trois boucles de circulation atmosphérique:

La cellule polaire

La cellule de Ferrel

La cellule de Hadley

Ces boucles sont régies par des mouvements ascendants et descendants, ainsi que par des déplacements horizontaux dus au gradient de pression et à la force de Coriolis. Dans chaque circuit, l’air chaud monte, se déplace en altitude, redescend lorsqu’il s’est refroidi, puis se réchauffe de nouveau lorsqu’il se déplace en surface selon une direction invariable. 

La cellule polaire : les hautes pressions qui règnent sur les pôles expulsent l’air de surface. Celui-ci se réchauffe progressivement et s’élève lorsqu’il parvient à 60° de latitude environ. En rejoignant le pôle, l’air d’altitude se refroidit de nouveau et redescend. Cette boucle de circulation est dominée par des vents de surface secs et froids qui soufflent vers l’ouest.

La cellule de Ferrel : une partie de l’air de la ceinture de haute pression subtropicale se déplace en surface vers le nord-est. À 60° de latitude environ, cet air chaud rencontre la masse d’air froid polaire: il s’élève et repart vers l’équateur. Parvenu à la hauteur du tropique, il s’affaisse de nouveau dans la zone de haute pression.

La cellule de Hadley : chauffé par le Soleil, l’air équatorial s’élève jusqu’à la tropopause, puis se dirige vers les pôles. Pendant son déplacement en altitude, l’air se refroidit, s’alourdit et finit par redescendre vers le sol à la hauteur des tropiques. Expulsé de cette zone de haute pression, l’air sec retourne vers l’équateur, complétant ainsi une boucle atmosphérique nommée cellule de Hadley.

Les alizés, les vents dominants qui soufflent des tropiques vers l’équateur, sont déviés vers l’ouest par la force de Coriolis. 

 Les courants-jets

Les courants-jets sont d’étroits rubans de vents violents qui serpentent dans la haute troposphère.

À très haute altitude (entre 6 000 m et 15 000 m), ces vents particulièrement forts tournent d’ouest en est autour de la Terre. Ils se divisent en branches polaires (à 60¾ de latitude environ) et subtropicales (au-dessus des tropiques).

 

À l’intérieur du tube, la vitesse des vents n’est pas uniforme. Elle varie de 150 km/h dans l’enveloppe extérieure à plus de 400 km/h au centre du courant.

Le courant-jet prend la forme d’un tube aplati, large de quelques centaines de kilomètres.

Les courants-jets ne suivent pas toujours une trajectoire rectiligne. Lorsque la vitesse du courant-jet polaire est trop faible, la force de Coriolis donne une légère ondulation à son mouvement. 

 Les vents locaux

Contrairement aux vents dominants, les vents locaux ne sont pas constants: leur force et même leur direction peuvent varier considérablement. Pour certains vents, comme le mistral ou le chinook, c’est la configuration du relief qui explique les variations alors que pour d’autres, comme les brises de mer et les vents de vallée, les différences de température entre le jour et la nuit constituent le facteur le plus important.

Le fœhn, qui souffle en Suisse et en Autriche, et le chinook, qui descend des montagnes Rocheuses en Amérique du Nord, sont des vents adiabatiques. En rencontrant le versant sous le vent d’une montagne, l’air s’élève, se refroidit et se décharge de son humidité. Après avoir passé le sommet, il se réchauffe en redescendant et amène du temps chaud et sec sur le versant contre le vent.

 

Les vents catabatiques sont des vents froids qui acquièrent une grande force en descendant des montagnes. La bora, qui s’écoule des montagnes yougoslaves vers la côte adriatique, de même que l’oroshi japonais et le williwaw d’Alaska, sont des vents catabatiques.

 Le mistral, un vent sec et froid qui souffle plus de 100 jours par an sur le sud-est de la France, est issu des hauts sommets des Alpes. En s’engouffrant dans la vallée du Rhône, il se renforce et peut atteindre 180 km/h lorsqu’il débouche dans la Méditerranée.

La Corse se trouve au carrefour de sept vents : le libecciu, la tramontane, le mistral, le sirocco, le levante, le gregale et le ponente.

 

 Sur les littoraux, le voisinage de l’eau et de la terre crée des inversions thermiques qui influencent la direction des vents. La brise de mer souffle pendant la journée, lorsque l’air chaud du continent monte en altitude. Il se crée alors une zone de basse pression, que l’air frais de la mer vient combler. La nuit, l’eau se refroidit plus lentement que la terre, ce qui produit un phénomène inverse. L’air chaud qui s’élève au-dessus de la mer est remplacé par un air frais issu du continent, la brise de terre.

Un phénomène semblable à celui des brises se produit dans les régions montagneuses, où l’inversion des températures est engendrée par la différence d’altitude entre les parois d’une montagne et le fond de la vallée. Le vent de vallée se manifeste dans la journée, lorsque l’air frais de la vallée est aspiré vers les hauteurs, où le réchauffement a produit une zone de basse pression. Pendant la nuit, au contraire, le vent de montagne descend vers la vallée, où l’air se refroidit moins que dans les montagnes.

 

 Les tempêtes de sable

La tempête de sable se forme lorsque de l’air très instable est soumis à un vent de 55 km/h ou plus. Le tourbillon de poussière est une colonne d’air tourbillonnant qui s’élève brutalement. La plupart n’excède pas 30 m de haut mais certains peuvent atteindre 100 m et jusqu’à 1 800 m.

 

Le vent soulève le sable et la poussière sur de courtes distances en principe. Cependant, avec de forts courants ascendants, ces tourbillons peuvent se déplacer très loin. 

En mars 1998, une tempête de sable traversa l’Egypte, le Liban et la Jordanie, en réduisant la visibilité à 180 m.

Le vent de la vallée de la Mort

Le « champ de Course » est l’un des nombreux lacs desséchés ou « playas » qui parsèment le fond de la vallée de la Mort, en Californie.
Pendant longtemps, ce lieu a intrigué les touristes et les géologues. En effet, ce lac tire son nom de la présence de grosses pierres plates dont certaines pèsent une cinquantaine de kilos.

Ces pierres se déplacent à la surface en laissant derrière elles des ornières pouvant couvrir plusieurs centaines de mètres. 

Pendant des années, personne n’a vu les pierres bouger ce qui fit de ce lieu une énigme.

Puis, en 1967, Robert Sharp prouva que ce qui les faisait se mouvoir n’avait rien de mystérieux : il s’agissait du vent et de l’eau.
Cette théorie a été confirmée en 2002. Les roches suivent la direction des vents dominants. Lors des rares averses, le sol argileux devient si glissant que le vent peut faire son œuvre.

Au Groenland, une équipe de scientifiques poursuit des recherches pour analyser le climat sur les 250 000 dernières années.

 Un refroidissement brutal

Il y a 13 000 ans, un refroidissement brutal de la température s’est produit. A ce moment là, la Terre sortait d’une longue période glaciaire. La température remontait progressivement quand tout fut bouleversé.
Dans un premier temps, sous l’effet de l’augmentation de la température, les glaciers commencèrent à fondre.L’inondation qui s’en suivit fut catastrophique.L’eau douce se déversa dans l’océan Atlantique et provoqua une baisse de la salinité de l’eau de mer.L’ensemble de la circulation du courant océanique s’est alors interrompu.Cet arrêt plongea des régions du globe dans le froid. Ce fut comme un retour à la période glaciaire.

 

Etendue de la calotte glaciaire et de la banquise au cours de la dernière période glaciaire, il y a 13 000 ans

Le rôle de la circulation océanique

La circulation océanique influence beaucoup le climat de la Terre.
D’une part, elle entraîne les eaux tropicales chaudes vers le Nord. Cela permet de réchauffer les régions froides et de leur procurer des hivers doux.
D’autre part, elle évite le réchauffement excessif des eaux tropicales en les refroidissant.

 

Le grand convoyeur océanique

Toutes les grosses perturbations climatiques du passé sont dues à un problème dans la circulation océanique. Or, aujourd’hui, nous sommes à la veille d’une perturbation de ces courants.
En effet, cette circulation a déjà commencé à ralentir et risque de s’affaiblir très rapidement. Le flux du Gulf Stream a diminué de 20% au niveau des îles Féroé.

On ne peut savoir aujourd’hui si ce phénomène provoquera une nouvelle ère glaciaire comme ce fut le cas il y a 13 000 ans.
Mais, il faut s’attendre à ce qu’il entraîne un bouleversement climatique considérable. 

 Thermomètres naturels : les icebergs

Les icebergs constituent de gigantesques réservoirs d’eau douce. Quand ils fondent, ils diminuent la salinité de l’eau. Ce phénomène perturbe la circulation des courants en eau profonde.

Aujourd’hui, avec le réchauffement de la planète, le nombre d’icebergs est en augmentation.
Jusqu’en 1970, on dénombrait environ 400 icebergs qui descendaient de l’Atlantique Nord vers les eaux canadiennes.
Dans les années 80, on en comptait 600. Et, dans les années 90, on en comptait plus de 1000 par an. 

 

 Dioxyde de carbone et réchauffement

Le réchauffement de la planète résulte de l’augmentation du gaz carbonique. Nos émissions de gaz à effet de serre totalisent 24 milliards de tonnes de dioxyde de carbone chaque année.

En parallèle, nous détruisons nos forêts et polluons nos océans. Or, ce sont les plantes et le plancton qui permettent le recyclage du gaz carbonique.
Les niveaux en CO² (gaz carbonique) ont augmenté du tiers par rapport à il y a 250 ans.

 

 Conséquences d’un réchauffement

Si le réchauffement de la planète continue au rythme actuel, la température des océans pourrait s’accroître d’un degré ½ d’ici 2050.
L’écosystème aquatique en serait totalement altéré.
Un million d’espèces animales et végétales pourrait disparaître d’ici 2050 (estimation de la revue Nature du 8/01/2004).

Le GIEC (Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat) prévoit la disparition de 21% à 52% des espèces.

Si nous ne réduisons pas nos émissions de gaz à effet de serre, la température mondiale, qui a déjà augmenté de 0,6 degré au cours du siècle dernier, augmentera d’un nouveau degré.

Même les scientifiques les moins pessimistes prévoient des phénomènes catastrophiques :

 

Disparition des glaciers

Inondations

Vagues de chaleur et tempêtes

Elévation d’au moins 30 cm du niveau des mers

Scénario catastrophe

Sans sombrer dans le sensationnel, le sujet est trop grave pour cela, il n’est pas évident que les gouvernements prennent conscience de la gravité du problème avant qu’il ne soit trop tard.

Non seulement nous ne diminuons pas nos émissions de gaz, mais il est presque certain que nous allons les quadrupler.
Dans cette hypothèse, loin d’être fantaisiste malheureusement, la température augmenterait de 8 degré (estimation du centre Hadley du Met office).

Dans ce cas là, selon les experts, notre planète connaîtrait des températures semblables à celles qui existaient il y a 40 millions d’années.
A cette époque là, les calottes polaires n’étaient pas permanentes et le niveau des mers était supérieur de 12 m à celui d’aujourd’hui.
Inutile de dire que de nombreux pays seraient engloutis.

Le Centre Hadley prévoit déjà d’ici 2080, si rien n’est fait, des changements climatiques inquiétants :

Diminution de 50% de la pluviosité sur les Tropiques (Afrique Tropicale, sud-est de l’Asie, Australie). Les Etats-Unis verront également une diminution de leur pluviosité.
Elévation du niveau des mers en Europe, Indonésie, Delta du Gange
Couverture de glace qui s’étendrait sur l’Europe du Nord et une partie de l’Angleterre.
 Réchauffement ou Refroidissement de la planète ?

Si le courant du Groenland s’arrêtait, la Terre connaîtrait t-elle une nouvelle période glaciaire ?

Plusieurs scénarios sont avancés par les scientifiques. L’affaiblissement de ce courant peut entraîner deux scénarios opposés :

 

1/ il affaiblit le Gulf Stream et déclanche un refroidissement

2/ il augmente le taux de dioxyde de carbone dans l’air et contribue au réchauffement du climat

Il y a 13 000 ans, la mise en sommeil de ce courant a entraîné une glaciation. Mais aujourd’hui, les températures sont plus élevées qu’à cette époque à cause de l’activité humaine.
L’augmentation de dioxyde de carbone pourrait se produire avant que les calottes glaciaires n’aient le temps de s’étendre.
L’effet pourrait donc être totalement inversé.

Dans tous les cas de figure, le climat tempéré dont nous jouissons actuellement serait totalement modifié.
Nos ancêtres ont pu survivre aux bouleversements climatiques mais ils n’étaient pas 6 à 8 milliards comme le prévoit l’ONU pour les 50 années à venir.

Dans la nuit du Mercedi 25 Octobre 2006, les deux satellites jumeaux de la mission Stereo  ont étés lancés avec succès de Cap Canaveral (Floride). Les deux satellites STEREO ont pour objectif principal l’étude des CMEs et plus particulièrement celles dirigées vers la Terre, afin d’obtenir des informations sur l’origine, l’évolution et les conséquences interplanétaires de ces éjections solaires (parfois appelées "vent solaire") qui sont parmi les plus puissantes explosions de notre système solaire et dont on connaît les conséquences sur Terre malgré la présence du bouclier magnétique (aurores boréales, orages magnétiques, etc ...). Les deux satellites profiteront de plus de leur placement pour prendre des mesures de champs magnétique et de particules locales. Troisième du programme STP  , cette mission de la NASA qui devrait durer deux ans donnera pour la première fois des images en trois dimensions du Soleil.

Le principe d’obtention de ces images stéréoscopiques (en 3D) est basé simplement sur la vision. En effet, pour percevoir le relief, il est nécessaire d’avoir deux capteurs prenant une scène de deux points de vues légèrement différents et dont l’image du capteur de gauche (respectivement droite) sera envoyé uniquement sur l’oeil gauche (respectivement droite). D’où la nécessité des ces deux satellites. Ces images seront combinées avec les données "in situ", les données d’observatoires au sol et les données de satellites en orbite basse pour étudier le stockage de l’énergie magnétique, puis l’éjection et la trajectoire de la matière coronale.

 

 

PLASTIC pour l’étude du vent solaire et des processus héliosphèriques.

STEREO/WAVES pour étudier la genèse et l’évolution des perturbations radio qui vont du Soleil à la Terre par suivi des sursauts radio.

SECCHI  pour étudier en 3 dimensions l’évolution des CMEs grâce à un imageur en ultraviolet extrême, deux coronographes en lumière blanche et un imageur héliosphèrique.

IMPACT  comprenant un magnétomètre, une matrice de détecteurs de particules mesurant les ions et électrons accélérés lors les éjections de masse coronale et un analyseur d’électrons du vent solaire

 
Espérant obtenir ainsi la meilleure compréhension de ce phénomène qu’on n’ait jamais pu avoir depuis la terre et forts de ces nouvelles informations, les scientifiques et ingénieurs comptent bien pouvoir construire des systèmes plus résistants et avoir de meilleures prédictions afin que les vaisseaux spatiaux et les astronautes aient plus de temps pour se préparer à ces dangereuses particules énergétiques.

William Cabot et Andrew Cook du Lawrence Livermore National Laboratory en Californie ont réalisé, grâce à l’ordinateur le plus rapide du monde (le BlueGene/L de chez IBM), la simulation la plus détaillée à ce jour de l’explosion d’une supernova avec à la clé peut-être plus de clarté sur l’énergie sombre.

 

Les résultats obtenus permettent une meilleure compréhension du phénomène qui se produit dans le coeur de l’étoile. Les astronomes connaissaient déjà l’existence d’une phase d’accélération sans laquelle il n’y aurait pas d’explosion et soupçonnaient également que le bouillonement de matière première à l’intérieur de l’étoile participait à cette accélération en apportant du "carburant" à la réaction, mais il se pourrait que cette participation soit conséquente.

Il y a « encore besoin de travail » concernant ce phénomène complexe selon Alan Calder de l’université de Chicago ; toutefois, c’est une bonne avancée concernant la compréhension des explosions de supernovae, notamment celles de type la dont la mesure de la luminosité a permis de découvrir l’énergie sombre supposée être à l’origine de l’accélération de l’expansion de l’Univers.

Lancé en novembre 2004 par la NASA, Swift a pour mission l’observation de sursauts gamma dans l’Univers. En effet, une très forte émission de rayonnements gamma  est une des caractéristiques manifestes de l’explosion d’une supernova. Les étoiles sont stables grâce à la compensation de deux forces contraires : la gravité, qui tend à faire s’effondrer toute la masse sur elle-même, et la pression interne due aux réactions de fusion, qui tend à repousser la masse vers l’extérieur. Lorsqu’une étoile n’a plus suffisamment d’hydrogène pour maintenir ses réactions de fusion, on dit qu’elle arrive en fin de vie, et la gravité prend le dessus. Au-delà d’une certaine densité critique , l’étoile s’effondre complètement sur elle-même avant d’exploser en éjectant dans l’espace sa matière et une grande quantité de rayonnements. Jusqu’ici, seules d’énormes boules de gaz en expansion avaient été observées, vestiges d’explosions passées. 

Le 18 février 2006, Swift détecte un sursaut gamma dans la constellation d’Ariès, située à 440 millions d’années-lumière, d’une durée de 40 minutes environ. Puis, plus rien. Ce signe ne trompe pas : un aussi long sursaut provenait probablement du coeur d’une supernova, indiquant que son explosion était imminente. De fait, deux jours plus tard les astronomes ont observé des jets de matière de forme sphérique, typiques du phénomène. L’observation ne s’est pas réellement faite "en direct", puisqu’il a fallu le temps que la lumière parvienne jusqu’à nous, soit 440 millions d’années. Mais ces observations vont permettre d’étudier l’évolution du nuage de gaz dans les premiers jours et les premiers mois suivant l’explosion, grâce à l’utilisation conjointe du VLT (Very Large Telescope ) et du télescope américain Shane . Les astronomes pensent déjà avoir des indices de la présence d’un magnétar  au centre de l’explosion.