vent - géologie et géophysique.

vent - géologie et géophysique. 1 PRÉSENTATION vent, air en mouvement dans l'atmosphère. 2 ORIGINE DES VENTS 2.1 Formation des vents Les vents sont produits par les différences de pression atmosphérique engendrées principalement par les différences de température de l'air. Les variations dans la distribution des pressions et des températures sont dues essentiellement à une distribution inégale de l'énergie solaire reçue à la surface de la Terre, ainsi qu'aux différences dans les propriétés thermiques des surfaces des continents et des océans. Quand les températures de régions voisines deviennent inégales, l'air le plus chaud tend à s'élever et à s'écouler par-dessus l'air le plus froid et le plus lourd. La direction des vents générés de cette façon est généralement grandement modifiée par la force de Coriolis résultant de la rotation de la Terre. 2.2 Vents horizontaux et verticaux Le vent est souvent considéré comme un mouvement horizontal de l'air, car on pense avant tout aux vents de surface que les hommes rencontrent tous les jours. Il existe aussi des vents en altitude : ce sont les courants-jets (ou jet-stream). Ces vents circulent au-dessous de la tropopause (limite supérieure de la troposphère), qui se situe à une dizaine de kilomètres d'altitude. Tous les vents circulent d'ailleurs dans la troposphère, couche la plus proche de la surface terrestre où se déroulent tous les phénomènes météorologiques (voir météorologie). Il existe aussi des vents verticaux qui permettent de créer la circulation générale atmosphérique du globe entier. En effet, l'air chaud (léger) tend à s'élever ; l'air froid (lourd) tend au contraire à descendre. Sur la Terre, l'air chaud et humide s'élève au niveau des régions tropicales (zone d'ascendance), puis voyage vers les moyennes et hautes latitudes, avant de redescendre dans les régions polaires (zone de subsidence), et enfin revenir vers les régions tropicales. Ces boucles constituent les cellules de Hadley, qui permettent de transporter la chaleur sur toute la planète. 3 LES DIFFÉRENTS TYPES DE VENTS DE SURFACE Il existe quatre types principaux de vents : les vents dominants, les vents cycloniques et anticycloniques, les vents saisonniers et les vents locaux. 3.1 Vents dominants Les vents dominants correspondent aux grandes tendances planétaires. Leur direction est très différente suivant la latitude où l'on se trouve sur le globe : o près de l'équateur, l'air chaud monte et génère des vents verticaux. Il y a très peu de vent horizontal. Dans leur jargon maritime, les navigateurs appellent cette région de vents faibles et variables le « pot au noir «, également appelée zone des calmes équatoriaux (ou zone de convergence intertropicale [ZCIT]) par les météorologues ; o dans les régions tropicales, entre 10° et 30° de latitude dans les deux hémisphères, les vents dominants viennent de l'est. Ce sont les alizés ; o aux moyennes latitudes (entre 30°et 60°), les vents dominants viennent de l'ouest. Ils entraînent avec eux les perturbations atmosphériques cycloniques (ou dépressions) qui apportent de la pluie ; o dans les régions polaires, les vents viennent de l'est et ont tendance à instaurer une circulation anticyclonique. . 3.2 Cyclones et anticyclones La Terre connaît des vents cycloniques et anticycloniques. Les cyclones sont des zones de basses pressions (jusqu'à 970 hPa) avec des vents ascendants qui amènent de la pluie. À l'opposé, les anticyclones sont des zones de hautes pressions (jusqu'à 1 040 hPa) avec des vents descendants qui amènent du beau temps. Le climat de la France métropolitaine est par exemple conditionné par les positions de l'anticyclone des Açores et de la dépression d'Islande. Ces systèmes de vents font plusieurs kilomètres de diamètre. La force de Coriolis, liée à la rotation de la Terre, tend à dévier ces vents vers la droite dans l'hémisphère Nord (inversement dans l'hémisphère Sud). Dans l'hémisphère Nord, les vents anticycloniques tournent alors dans le sens des aiguilles d'une montre, tandis que les vents d'origine cyclonique tournent dans le sens inverse (et inversement dans l'hémisphère Sud). 3.3 Vents saisonniers Les vents saisonniers sont dûs à des variations périodiques de la pression atmosphérique et de la température de l'air. Lorsque le printemps arrive, les masses d'air qui se trouvent au-dessus des continents s'échauffent rapidement, alors que les masses d'air situées au-dessus des océans voisins restent plus froides. Cela tend à créer des zones de basses pressions sur les continents, et donc des vents entre les océans (plus froids) et les continents (plus chauds). Cette situation est à l'origine du phénomène de mousson, qui s'accompagne de fortes pluies sur les continents asiatique (mousson indienne) et africain (mousson ouest-africaine) pendant l'été boréal. 3.4 Vents locaux ou régionaux De la même façon qu'il existe des variations saisonnières de température et de pression au-dessus des continents et des océans, on observe des changements quotidiens qui ont des effets similaires, mais plus localisés. En été, en particulier, la terre est plus chaude que la mer dans la journée, et plus froide la nuit. Les variations de pression ainsi provoquées génèrent un système de brises dirigées vers la terre pendant la journée (brise de mer) et vers la mer pendant la nuit (brises de terre). Ces brises de mer et de terre font subir leur influence jusqu'à environ 50 km des côtes. Le même phénomène se produit en montagne et engendre les brises de montagne et de vallée. D'autres vents sont dûs à des phénomènes locaux, notamment dans les régions au relief contrasté : le mistral et la tramontane (vents froids) dans le midi de la France, le foehn (vent chaud) en montagne, le sirocco (vent chaud et sec) en Afrique du Nord, le blizzard (vent froid) en Amérique du Nord, etc. 4 UTILISATIONS DES VENTS Le vent est utilisé depuis longtemps par les hommes, que ce soit pour faire fonctionner des moulins à vent ou pour la navigation maritime. Depuis la fin du vent constitue une énergie renouvelable incontournable dans la production mondiale d'énergie (voir énergie éolienne). 4.1 Moulins à vent et éoliennes XXe siècle, le Les premières traces de construction de moulins à vent remontent au VIIe siècle en Orient (Égypte, Iran). Les moulins à vent sont des tours surmontées d'un toit incluant des ailes (généralement quatre) avec des toiles tendues pour capter le vent. Ces toiles entrainent une roue qui est principalement utilisée pour moudre les céréales (fabrication de farine à partir de blé par exemple). Les moulins à vent ont fait leur apparition en Europe au IXe siècle, en Grande-Bretagne (Abbaye de Croyland en 870), puis se sont répandus au fil des siècles (Pays-Bas, France, Portugal, Grèce, etc.). C'est à la fin du XIXe siècle, au Danemark, qu'on commence à utiliser des turbines éoliennes, ou aérogénérateurs, pour produire de l'électricité. Expérimentale et marginale jusqu'à la fin du XXe siècle, la production d'énergie éolienne, propre et illimitée (elle ne produit pas de gaz à effet de serre), connaît une forte croissance mais ne constitue qu'une solution d'appoint dans la production mondiale énergétique. En effet, la production d'énergie éolienne est variable dans le temps et sa mise en oeuvre implique également des nuisances sonores et visuelles. 4.2 Navigation maritime Les vents sont connus et craints depuis l'Antiquité. Ils apparaissent notamment dans la mythologie grecque, sous les traits d'Éole, le dieu des Vents. À Athènes, la tour des Vents, édifice octogonal érigé sur l'agora au Ier siècle avant J.-C, représente en haut-relief les figures des huit vents principaux de l'époque. On retrouve également le vent dans la mythologie égyptienne à travers la célèbre « barque solaire «, vaisseau funéraire à voile permettant de naviguer dans le ciel. Les Égyptiens sont à l'origine de différentes embarcations à voiles, dont la plus connue est la trière, bateau à voile unique très utilisé à partir du VIe siècle avant J.-C. Les trières sont notamment utilisées lors de la première guerre navale qui oppose les Grecs et les Perses (bataille de Salamine, en 480 av. J.-C.). La trière est ensuite reprise par les Romains qui y placent une seconde voile pour utiliser encore davantage la force du vent. Pour les grands voyages d'exploration géographique ( XIVe et XVe siècles), les Portugais inventent les caravelles, dotées d'un double gréement -- comme celles utilisées par Christophe Colomb lors de son expédition vers l'Amérique en 1492. Une meilleure connaissance des vents dominants permet ensuite à d'autres navigateurs européens de longer les côtes africaines, de trouver le passage vers les Indes et d'explorer de nouvelles terres inconnues. Au XXIe siècle, de nombreux pays utilisent encore des bateaux à voile pour la pêche. Dans les pays développés, les voiliers sont principalement utilisés pour des compétitions sportives et la navigation de plaisance (Voir aussi voile [sport] ; voile [technique]). De nombreux systèmes à voile permettent aussi d'utiliser la force du vent pour des loisirs en mer (planche à voile, kitesurf), en bord de mer (char à voile), ou dans les airs (deltaplane, parapente). 5 MESURES DU VENT 5.1 Direction et vitesse du vent sur terre La direction du vent peut être connue à partir de girouettes. Depuis le Moyen Âge, les girouettes sont généralement placées au sommet des clochers des églises pour être vues par l'ensemble des habitants. Certaines sont munies d'un repère orthogonal indiquant les quatre points cardinaux. Dans les modèles modernes de girouette, le référentiel des points cardinaux est remplacé par un dispositif électronique donnant l'orientation du vent sur un écran de contrôle. Quant à la vitesse du vent, elle est mesurée depuis le XVIIe siècle grâce à l'invention des anémomètres. Les girouettes et les anémomètres sont des instruments utilisés dans les stations météorologiques. Les règles internationales demandent de les placer à 10 mètres au-dessus du sol pour limiter les perturbations de la surface. 5.2 Force et vitesse du vent en mer : échelle de Beaufort L'échelle de Beaufort est utilisée par les marins et les météorologistes pour indiquer la force et la vitesse du vent, ainsi que ses effets sur l'état de la mer (applicable également aux effets du vent sur la terre ferme). Elle a été inventée en 1805 par l'hydrographe et amiral britannique Francis Beaufort. Ses caractéristiques originales ont été modifiées en 1946. L'échelle de Beaufort utilisée internationalement depuis 1946 comprend 13 degrés successifs : de 0 Beaufort (vent calme, de vitesse moyenne inférieure à 1 km/h ; la mer est comme un miroir) à 12 Beaufort (ouragan, vitesse moyenne de vent supérieure à 118 km/h ; lames déferlantes énormes et visibilité très réduite par les embruns). 5.3 Records de vitesse de vent Les vitesses de vent s'expriment le plus souvent en kilomètres par heure (km/h). Le vent le plus rapide mesuré à la surface de la Terre soufflait à 362 km/h ; il a été mesuré sur le mont Washington, aux États-Unis, le 12 avril 1934. Cependant, des vents bien plus forts soufflent au sein des tornades, comme dans celles ayant eu lieu en 1999 au Texas (450 km/h) ou dans l'Oklahoma (509 km/h). En France, les plus fortes vitesses de vent ont été enregistrées en plaine à Belfort en 1952 (252 km/h) et en montagne sur le mont Ventoux en 1967 (320 km/h). Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.