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Niveau : initié

La circulation générale.

Tout comme pour les courants marins, un chauffage inégal dans le temps et l'espace ainsi que la rotation de la Terre sont à l'origine des grands mouvements de l'atmosphère. Ces mouvements tendent à réduire les écarts de température entre l'équateur et les pôles (voir tableau 1).

Latitude

10°

20°

30°

40°

50°

60°

70°

80°

Températures théoriques

32,8

31,7

28,8

22,2

13,9

2,8

-11,1

-23,9

-32,2

Températures observées HN

26,1

26,7

25,6

20,6

13,9

5,6

-1,1

-10,0

-16,7

Températures observées HS

26,1

25,6

22,8

18,3

12,2

5,6

-2,2

-11,7

-20,0

Tableau 1 - Valeurs théoriques de la température en fonction de la latitude et valeurs moyennes observées en tenant compte de la circulation générale et de la répartion océan-continent dans les deux hémisphères de la Terre. (Valeurs dues à Milankovich et citées par H. Landsberg dans Handbook of meteorology Bollay et Beers, New York, 1945) HN = hémisphère nord HS = hémisphère sud

Dans les régions équatoriales, les températures sont inférieures à celles que l'on observerait sans la circulation générale. Dans les régions polaires, les températures y sont nettement supérieures. La différence entre les deux hémisphères est due au fait que l'hémisphère nord est couvert de continents alors que l'hémisphère sud est majoritairement couvert par des océans. On constate dans l'hémisphère sud l'effet modérateur de l'océan sauf aux hautes latitudes où il y a le continent antarctique.

Le Soleil, du fait qu'il monte quasiment au zénith dans la région intertropicale, chauffe l'air au maximum. L'air chaud est léger et à l'origine des zones de basse pression au niveau de l'équateur. En montant, l'air se refroidit. Comme l'air froid ne peut contenir autant de vapeur d'eau que de l'air chaud, cette vapeur d'eau va se condenser et former des nuages et des précipitations. Étant donné l'énergie disponible et les grandes quantités d'eau, les orages sont parfois très violents. Ils sont toujours bien visibles sur les photos satellites.
Aux pôles, c'est l'inverse. L'air est très froid et très dense. Il se forme dans ces régions une zone de haute pression.

Sans la rotation de la Terre, l'air froid polaire s'écoulerait vers l'équateur pour remplacer l'air chaud qui monte en altitude pour se diriger vers les pôles. Avec la rotation de la Terre, cette cellule se divise en trois nouvelles cellules.
L'air, en altitude, qui se dirige vers les pôles rencontre vers 30° de latitude de l'air qui descend vers l'équateur. Cette rencontre provoque un mouvement de l'air vers la surface. En descendant, l'air se réchauffe et devient de plus en plus sec. Ce phénomène explique la présence de grands déserts à ces latitudes comme le Sahara ou l'Atacama en Amérique du Sud.
L'air qui descend au niveau des grands déserts retourne d'une part vers l'équateur et d'autre part remonte vers le nord. Aux pôles, l'air froid descend vers le sol et s'écoule à la surface de la Terre vers l'équateur.

Vers 50° de latitude, cet air froid va rencontrer l'air chaud qui remonte des tropiques. L'air chaud plus léger que celui qui vient des pôles va être rejeté en altitude. La rencontre de ces deux masses d'air est à l'origine de la formation des zones de basse pression qui défilent si fréquemment sur notre pays.
La surface qui sépare les deux types de masses d'air est appelée "front polaire". Cette notion a été proposée par Bjerknes de l'école norvégienne de météorologie dans les années 1920. Bien que ce concept ait tendance à être remis en question par les scientifiques, on continue à utiliser cette notion. Lorsque l'air chaud repousse l'air froid, on parlera de front chaud. Si c'est l'air froid qui repousse l'air chaud, on aura un front froid. Dans certaines circonstances, l'air froid qui repousse de l'air chaud rejette cet air chaud en altitude et rejoint l'air froid qui était repoussé par l'air chaud, on parle alors de front occlus.
Les grandes zones de précipitations associées à ces fronts déterminent très souvent un temps pluvieux sur nos régions.

Le schéma de la circulation générale examiné précédemment est soumis à des fluctuations saisonnières.

En hiver, le Soleil est à la verticale du tropique du Capricorne (à midi solaire). Les dépressions équatoriales se sont décalées vers le sud en suivant le mouvement du Soleil. Dans leur déplacement vers le sud, elles entraînent les anticyclones comme celui des Açores. Les dépressions polaires suivent le même mouvement. Leurs centres d'action se situent alors en moyenne aux alentours de 40° de latitude.

Lorsqu'on passe de l'hiver à l'été, l'aplomb du Soleil remonte vers le tropique du Cancer en passant par l'équateur à la période des équinoxes. Les dépressions équatoriales suivent le même mouvement. Du coup, elles repoussent vers le nord la ceinture des anticyclones tropicaux, repoussant les dépressions polaires vers le nord. Leurs centres se situent alors aux environs de 60° de latitude.

Ces mouvements de va-et-vient des dépressions vont avoir une grande influence sur les différents types de temps que nous pouvons connaître d'une saison à l'autre.

En hiver, la position méridionale des dépressions nous place le plus souvent dans l'air frais. Comme ces masses d'air viennent de l'océan Atlantique, elles sont tempérées par la chaleur de l'eau de mer. Chargées d'humidité, elles nous donnent des pluies fréquentes mais modérément abondantes. Selon certaines circonstances les dépressions peuvent être très actives comme en janvier 1995 ou faiblement actives comme durant l'hiver 1996.

C'est au printemps que la température de l'eau de mer est la plus basse. Il en résulte une évaporation moindre. Si le nombre de jours de pluie est inchangé, les quantités d'eau recueillies sont nettement moins importantes.

En été, les dépressions ont une position plus septentrionale. Cela nous place en moyenne entre les dépressions et l'anticyclone des Açores. Le temps est alors généralement beau le matin. L'augmentation de la température au cours de la journée crée une instabilité thermique et provoque dans certains cas des orages. Les précipitations peuvent être alors abondantes mais de courte durée. Cela explique que les normales estivales sont les plus élevées en basse et moyenne Belgique en juillet et en août alors que la fréquence des jours de pluie est la plus basse. En été, il pleut en moyenne un jour sur deux alors qu'en hiver il pleut deux jours sur trois.
Ce schéma subit néanmoins de nombreuses exceptions. L'exemple le plus connu est celui de 1976 où la prédominance d'anticyclones qui a donné un été sec et très chaud. Durant l'été 1980, les dépressions avaient une position plus hivernale avec comme conséquence des pluies très importantes.

Les sites privilégiés de nos vacances, en général les pays méditerranéens, sont une conséquence de la variation saisonnière de la circulation générale.
Si, en hiver, les dépressions polaires permettent à ces régions de recevoir l'eau indispensable au développement de la vie, la remontée vers le nord des anticyclones tropicaux amène en été sur le bassin méditerranéen un temps généralement très sec.
Il en résulte que le temps y est le plus souvent beau, sec et très voire trop chaud. Ces conditions favorables en font une destination favorite pour tous les vacanciers qui recherchent le Soleil.

Le revers de la médaille est l'absence estivale de précipitations. Ces conditions très sèches sont souvent à l'origine des incendies de forêts qui s'y produisent l'été. La malveillance n'est pas la cause principale des feux de forêts en France; elle vient en troisième position après les imprudences et les causes accidentelles comme des courts-circuits . De même, si l'hiver n'a pas été suffisamment pluvieux, ces régions souffrent alors parfois de façon dramatique de la sécheresse.

La circulation générale : une exception

Les zones de haute et de basse pressions associées à la circulation générale sont à l'origine de vents permanents. Les plus connus de ces vents sont les alizés. Ce sont des vents qui se dirigent des zones de haute pression intertropicales vers les zones de basse pression équatoriales. Dans l'hémisphère nord, ils ont une direction nord-est sud-ouest; dans l'hémisphère sud, ils soufflent du sud-est vers le nord-ouest.

Sur le flanc nord des anticyclones intertropicaux, circulent des vents d'ouest ou du sud-ouest. En anglais, ils sont mieux connus sous le nom de westerlies. Dans l'hémisphère sud, on les appelle les quarantièmes rugissants et les cinquantièmes hurlants. C'est ce flux d'ouest ou du sud-ouest qui détermine si fréquemment notre temps. Venant de l'océan Atlantique, il nous amène souvent de l'humidité (ciel couvert et donc peu de soleil) et des précipitations qui peuvent être parfois très abondantes. Ils peuvent être accompagnés de terribles tempêtes comme en 1990.

Suivant l'état de la situation atmosphérique générale à un moment donné, des vents locaux peuvent apparaître, tel le mistral. Ce vent qui descend la vallée du Rhône est associé à une basse pression centrée sur l'Allemagne ou la Suisse. L'étroitesse de la vallée entraîne une accélération de sa vitesse. Le mistral est donc un vent du nord froid et souvent très violent.


Figure 4 - Les précipitations dans un régime de moussons.

Le schéma de circulation générale subit dans l'hémisphère nord une exception très importante, qui concerne principalement l'Inde et l'Asie du sud-est. Cette exception est due à la présence de l'immense continent eurasien.

En hiver, cette immense masse continentale se refroidit de façon très importante, engendrant un anticyclone très puissant. Le déplacement des masses d'air autour de cette grande zone de haute pression amène sur ces régions des vents du nord-est, extrêmement secs. De novembre à mai, il ne pleut pratiquement pas. C'est la mousson d'hiver.

En été, le continent se réchauffe très fort créant une dépression. Les vents sont alors orientés au sud-ouest. Venant des régions chaudes de l'océan Indien, ces vents amènent des précipitations extrêmement importantes, la mousson d'été. Cette période pluvieuse débute généralement en juin et se termine en octobre en Inde. Elle va de juillet à novembre-décembre dans l'Asie du sud-est. Durant cette période, il peut pleuvoir en un mois ce qui tombe habituellement en un an sur nos régions (voir graphique) - à Uccle, il tombe en moyenne 780 l/m² par an.
Toute la vie s'est adaptée à ce régime particulier d'une saison sèche et une saison de pluie. Pour la population de ces régions, de mauvaises moussons d'été sont synonymes de mauvaises récoltes et dès lors de famine.

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