Publié : 27 février 2008
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LES VENTS

Premier article d’un élève qui a décidé de se lancer. En espérant qu’il suscitera une certaine curiosité chez d’autres.... Merci Julien !

REMARQUE : les photographies présentées dans cet article ont été "empruntées" sur le site WIKIPEDIA qui les diffuse tout à fait librement.

Cause du vent :

Le vent est un mouvement de l’atmosphère. Il peut apparaître sur n’importe quelle planète disposant d’une atmosphère. La pression atmosphérique en un point est le résultat de la masse de la colonne d’air au-dessus de ce point. Les différences de pression qu’on note sur le globe terrestre sont dues à un réchauffement différentiel entre ces points. En effet, l’angle d’incidence du rayonnement solaire varie de l’équateur aux pôles. Dans le premier cas, il est perpendiculaire à la surface de la Terre alors que dans le second, il est rasant. Cette variation conditionne le pourcentage d’énergie solaire reçue en chaque point de la surface terrestre. La différence de pression ainsi créée est la force qui déplace l’air. Or la circulation n’est pas rectiligne entre les centres de haute (anticyclones) et (dépressions) pressions. Cela est provoqué par la rotation de la Terre sur son axe. Cette rotation dévie l’air dans la direction perpendiculaire au déplacement par rapport à un observateur au sol : c’est la force de Coriolis ( proportionnelle à la vitesse de l’air déplacé mais vers la droite dans l’hémisphère Nord et à gauche dans celui du sud ).Lorsque la somme vectorielle de la force de Coriolis et de la force de gradient est devenue presque égale mais opposée, la direction du déplacement de l’air se stabilise pour être perpendiculaire au gradient de vent. La petite différence qui subsiste, plus la friction près du sol, laisse une accélération vers la plus basse pression, la direction du vent reste donc orientée un peu plus vers les basses pressions.

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Diagramme

Diagramme qui montre comment les vents sont déviés pour donner une circulation antihoraire dans l’hémisphère Nord autour d’une dépression. La force de gradient de pression est en bleu, celle de Coriolis en rouge et le déplacement en noir

La force de Coriolis s’exerce sur de longues distances et varie de nulle à l’équateur à maximale aux pôles. Dans certaines situations, le déplacement d’air ne s’exerce pas sur une distance suffisante pour que cette force ait une influence notable. Le vent est alors causé seulement par le différentiel de pression. Voici un des cas qui se produit près des côtes, d’un lac ou de la mer : le soleil réchauffe plus rapidement le sol que l’eau. L’air prend donc plus d’expansion sur terre et s’élève créant une pression plus basse que sur le plan d’eau. Cette différence de pression se crée sur une distance très faible et ne peut être contrebalancée par Coriolis. Une brise de mer s’établit donc. La même chose se produit la nuit mais en direction inverse, la brise de terre, alors que c’est la rive qui devient plus froide.

Calcul du vent :

Le vent dépend donc de plusieurs facteurs. Il est la résultante des forces qui s’exercent sur la parcelle d’air : la pression, la force de Coriolis, la friction et la force centrifuge. Le calcul complet se fait avec les équations du mouvement horizontal des équations primitives atmosphériques. En général, la force centrifuge est négligée car la vitesse de rotation autour de la dépression est trop lente et sa valeur est donc très petite par rapport aux autres forces. Cependant, dans une circulation rapide comme celle d’une tornade, il faut en tenir compte. Avec ces équations, les cartes météorologiques permettent d’estimer le vent en connaissant la pression, la latitude et le type de terrain.

En altitude, la friction est nulle et on peut obtenir pour l’aviation un estimé du vent par les équations du vent géostrophique (vent de haute altitude).
· Près du sol, la friction cause une diminution des vents par rapport à l’estimé précédent. En général, le vent est de 50 à 70% du vent géostrophique sur l’eau et entre 30 et 50% de ce vent sur la terre ferme. Plus le vent est diminué par la friction, plus il tourne vers la plus basse pression ce qui donne un changement vers la gauche dans l’hémisphère Nord et vers la droite dans celui du Sud.


Échelle de fluctuation du vent
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Pour une altitude inférieure à 1000 mètres environ, là où se trouvent les ouvrages bâtis, les forces de frottements dues à la rugosité du sol et les phénomènes thermiques régissent en grande partie les écoulements d’air. Ces phénomènes engendrent des fluctuations de la vitesse du vent, dans le temps et dans l’espace, susceptibles d’exciter les structures les plus souples. Cette zone est appelée couche limite de turbulence atmosphérique. Les sollicitations répétées et aléatoires des turbulences peuvent conduire à la ruine de certains édifices.

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Destruction d’ouvrage
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Tornade

Quelques vents célèbres :

Alizé : Vent régulier de nord-est dans l’hémisphère Nord et de sud-est dans l’hémisphère Sud.
Bise : Vent froid soufflant du nord ou du nord-est.
Fœhn : Vent de montagne sec et chaud, de mer Méditerranée vers les Alpes, soufflant principalement au printemps en Suisse et au Tyrol.
Mistral : Vent du nord, soufflant violemment, en toutes saison, dans la

vallée du Rhône, en Provence et aux Îles Baléares.
Mousson : Vent d’Asie méridionale, soufflant vers la mer en hiver et vers la terre en été.
Tramontane : Vent froid du nord-ouest et du nord qui souffle en Languedoc et dans le Roussillon.
Vent d’autan : Vent de sud-est allant de la mer Méditerranée vers Toulouse

Utilisations du vent :

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Eoliennes

Par les plantes : dispersion des graines par le vent.
Par l’homme : Le moulin à vent, et sa descendante, l’éolienne.
La voile, utilisée sur les voiliers.
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