Nous presenterons dans cette partie quelques notions de météorologie et d´oceanographie
afin de vous aider à mieux cerner le couplage (complexe mais fort passionnant) ocean-atmosphère.
Dans cette circulation, nous allons trouvé les courants océaniques dont le facteur essentiel de la mise en
mouvement est le vent et les differences de masses volumiques.De cet fait, la mise en mouvement de l´ocean superficiel est du
au forçage de l´atmosphere recu par l´ocean.
L´atmosphère est un gaz dont son comportement va dependre des grandeurs thermodynamique, à savoir température,
humidité (en général, on prefere travailler avec le rapport de mélange) et la pression.
La brise de mer
Dans cette partie, on évitera tout recours aux formules physiques et théorie mathématique et on essaira d´expliquer
les processus physique de manière simple...
1.Un peu d´oceanographie physique
Une masse d´eau est caractérisée par sa température et sa salinité.On prend également en compte sa
masse volumique qui va être le paramètre clef de la circulation océanique.Ce dernier est fonction de la salinité
et de la température.
On definit pour l´ocean mondial:
une masse volumique de 1028 kg/m^3
La température: Elle varie de -2 à 30°C des poles à l´equateur.
En profondeur (supérieur à 1000m) l´ocean a une température moyenne de 3.5°C.
On peut regarder la carte des températures de surface de l'ocean.
Sur la carte, on constate que la temérature de l´ocean se repartit de maniere zonale.
La salinité moyenne est de 34.71(pour mille) (en Méditerrannée, elle est de l´ordre
de 35(pour mille))
A l´echelle locale ces paramètre peuvent etre fort different et varier pour plusieurs raisons, soit
pour des raisons d´ordre atmosphérique soit pour des raisons de dépalcement des masses d´eau.
Apres avoir fait un tour rapide sur les divers paramètres physique de l´ocean, il est interessant d´apprehender
la circulation générale de l'ocean.
Donc nous trouvons,dans l´hémisphere nord, le courant bien connu, le gulf-stream qui prend naissance dans le bassin des caraibes et vient longer les côtes
européenes.
A l´opposé sur la côte est des Etats-unis, un courant du Labrador, courant froid contrairement au Gulf-stream.
Dans l´ocean Pacifique, nous avons la même circulation que dans l'Atlantique dont l´equivalent du Gulf-stream est le
Kuroshio qui prend naissance un peu au sud du Japon et vient le longer sur les cotes ouest.
Dans l´hemisphere sud, nous avons differs courants dont le plus important est le courant circumpolaire antarctique qui fait le tour du
continent antarctique et dont sa naissance est intimement liée au condition atmosphérique.
Nous ne rentrerons pas dans les détails des équilibres et les lois qui régissent ces courants.
Nous allons maintenant essayer de donner quelques notions de météorologie
2.Un brin de théorie sur la météorologie
La température décroit avec l´altitude de 0.65°C/m (en atmosphère standard).
La pression est le "poid" de la colonne d'air sur une surface donnée, elle diminue également avec l´altitude de manière logarithmique, la pression moyenne réduite
au niveau de la mer est de 1015.13hpa.
Enfin l´humidité qui est directement reliée à la quantité de vapeur d´eau.
Cette grandeur varie énormément d´un lieu à un autre.
Donc tout comme la circulation océanique, nous avons une circulation atmosphérique qui va être directement
relié aux differences de température residant à la surface de la terre
Carte de la circulation génèrale de l´atmosphère
Les "+" represente les zones de haute pression (anticyclone) et les "-" les zones de basse pression (depression)
La CIT est la zone de convergence inter-tropicale qui fluctue suivant les saisons, elle represente l'´équateur
météorologique et elle est caracterisée par de puissantes cellules orageuses.
On peut également voir les grands régimes de vent.
Après avoir étudié les divers paramètres physique et la circulation, nous aborderons des notions
sur le vent, les depressions et anticyclone.
Le vent
Le vent n'est rien d´autre que l´écoulement de l´air. Pour ce faire, il doit exister une difference de pression
entre deux lieux de manière a ce que le fluide puisse s´écouler, pour schématiser, prenons une planche, on la pose
horizontalement, on met de l´eau, il ne se passe rien, maintenant on incline la planche, l'eau s´écoule et plus la planche
est inclinée, plus l´écoulement est rapide.
Le vent repose sur ce principe, plus la difference de pression(ou de pente mais nous n'aborderons pas ici les details de l'ecoulement d'un fluide)
entre deux lieux est importante, plus la vitesse sera grande. Donc il faut garder à l´esprit que l´air s´écoule des hautes pressions
vers les basses pressions.
Depression
Elle se caracterise au sol et altitude par une pression relativement basse et surtout par une circulation typique que l'on nomme circulation cyclonique.
Dans l´hemisphere nord, une depression tourne dans le sens anti-horaire et dans le sens horaire dans l'hemisphere sud.
La circulation de l'air dans une depression est caractérisée, au sol par une convergence du flux, et en altitude par une divergence.
De ce fait, on va trouver des formations nuageuses plus ou moins intense et qui pourront entrainer des précipitations et des vents modérs ou
fort aux alentours du système depressionnaire.
Anticyclone
C´est l´inverse d´une depression, des pressions relativement élevées au sol et en altitude.
La circulation sera nommée anticyclonique.
Un anticyclone tournera dans le sens horaire dans l´hemisphere nord et dans le sens anti-horaire dans l´hemisphere sud.
La circulation de l´air dans un anticyclone est caracterisée, au sol par une divergence du flux, et en altitude par une convergence du flux.
De ce fait, on va trouver des nuages peu développés, ils seront le plus souvent sous forme de strate ou de nuage bas.
3.On melange les deux
Après avoir abordé les notions d´océanographie et de météorologie, nous allons voir quelques
interactions océan-atmosphère.
Un cas très intéressant sera en premier lieu abordé: la spirale d´Ekman.
Ensuite, nous parlerons des brises thermiques.
Ce sont deux exemples typique des éechanges océan/atmosphère mais il reste un grands nombres d´exemples tout
aussi important mais au vu de leurs complexités et de leurs ampleurs, nous ne pouvons rentrer dans les détails car ils meriteraient à
eux seuls tout un site.
Mais on trouve parmis ces exemples, les cyclones tropicaux dont la formation va dependre de la température de l´eau.
Le phenomène "el nino", qui resulte d'une modification de la circulation océanique et atmosphérique.
L´oscillation nord-atlantique qui se caracterise par un dipole d´anomalies de pression de signes opposés entre le sud
et le nord du bassin Nord Atlantique.
Spirale d´Ekman
La spirale d´Ekman est la representation de la mise en mouvement de la masse d´eau par le vent.
Lorsqu'un vent établi souffle à la surface de l´ocean, il y a mise en mouvement de la masse d´eau.
et ce courant va se faire à 45° par rapport à la direction du vent.
Plus en profondeur, le courant continue à tourner sur la droite, tout en diminuant en intensité et il resulte vers
100mètres de profondeurs (grossierement, cette profondeur varie suivant la latitude) le courant est faible et de sens opposé au courant
de surface.
Le moteur du mouvement est bien la tension du vent excercée sur la surface de l´eau.
Il est interressant de noter que nous trouvons le meme phén,omène dans l´atmosphère; la couiche atmospherique
concernée par la spirale d´Ekman est compris entre 0 et 1550m (850hpa).
Le schema ci-dessous presente la spirale d´Ekman pour le domaine oceanique.
Les conditions necessaires pour que la brise puisse se former:
-Ecart de température d´au moins 1°C entre les températures de l'air au dessus des 2milieux
-Faible nébulosité favorisant la differenciation thermique
-Un vent synoptique faible orienté de preference vers le milieu le plus froid
-Une isntabilité thermique verticale au-dessus du milieu le plus chaud.
-Une couche stable surmontant la couche instable des basses couches
-Le vent à 850hpa (1500) soufflant vers le milieu le plus froid pour permettre au contre courant de pente de s´établir
Au cours de la journée, le sol se réchauffe sous l´action du rayonnement solaire.
Il y a alors conduction de la chaleur puis conevction avec apparition de nuages cumuliforms sur le continent; la pression dans cet air
sur chauffé dècroit sur terre plus rapidement en altitude que sur la mer.
Les surfaces isobares s´inclinent vers le large et un courant de pente se forme en altitude de la cote vers le large.
Dans le meme temps, près du sol, un afflux horizontal d´air maritime vient compenser l´ascendance d´air sur terre.
Voici un graphique representant une journée de brise marine, on voit la brise se lever vers 7hUTC (9h locale), elle est maximale
vers 13h-14hUTC (15/16h locale) puis devient nulle vers 19-20hUTC (21/22h locale).
On voit en deuxieme partie de nuit s´établir la brise de terre (mecanisme identique à la brise marine mais en sens inverse)
Le graph est issue des données de la station de Cap Couronne.
Acceder au graph