Le vent

Qu’il soit zéphyr ou aquilon, calme ou tempétueux, le vent ressenti ou mesuré est dû au déplacement d’une masse d’air par rapport à une autre ou par rapport à la surface terrestre et peut être assimilé au déplacement d’une particule aérologique en vitesse et en direction (d’où il vient par défi nition). En surface, on mesure le vent à l’aide d’une girouette à 10m du sol, la direction est exprimée de 10 en 10 degrés sur une rose de trente-six directions par rapport au nord géographique et sa vitesse est mesurée avec un anémomètre en mètres par seconde ou en noeuds et est moyennée sur 10 minutes (1noeud = 1852 mètres/h voisin de 2 km/h). Les rafales sont déterminées en force par le vent instantané moyenné 3 secondes si ces pointes dépassent d’au moins 5 m/s le vent moyen.

Sens des vents autour des centres d’action dans l’hémisphère Nord.

Pourquoi le vent souffle-t-il ?

Il est nécessaire de considérer quelques généralités pour mieux comprendre la mécanique du vent.
Notre terre est entourée de son atmosphère constituée d’air sec (Azote 78,09%, Oxygène 20,95%, Argon 0,93, …) et de vapeur d’eau issue de l’évaporation des océans et des zones humides et de l’évapotranspiration des végétaux (et de la sueur des meuniers !). Le vent est donc un fl uide qui aurait tendance à se mettre en équilibre si …
Mais la terre tournant autour de l’axe des pôles entraîne d’Ouest en Est, par friction, les masses d’air proches de sa surface : la troposphère, (elle va du sol jusqu’à 8 km aux pôles et 17 km à l’équateur et est le siège de la majorité des phénomènes météorologiques).

Il fait plus froid aux pôles pour différentes raisons, défaut d’ensoleillement de longs mois en hiver et quand le soleil éclaire ces régions, les rayons arrivent rasants et sont donc peu effi – caces par unité de surface contrairement aux zones tropicales où ils arrivent pratiquement à la verticale du sol toute l’année.
L’air froid polaire a tendance à vouloir s’infi ltrer par gravité sous l’air chaud des zones tropicales qui, lui, a tendance à remonter sur l’air polaire. L’air froid étant lourd, va se concentrer dans des zones anticycloniques, c’est à dire des zones de hautes pressions (supérieures à la pression moyenne terrestre : 1013,25 hPa (Sibérie, Açores, … max record 1083,5 hPa, zones de grande amplitude thermique record mondial pour Verkoïansk en Sibérie avec une amplitude de 40°C sur un jour et 100°C sur une année).
L’air chaud contenant plus de vapeur d’eau que l’air froid, va, par endroits, au contact de l’air froid s’élever et par détente se refroidir, se saturer puis se condenser en formant des masses nuageuses. Cela peut paraître paradoxal mais l’air humide étant plus léger que l’air sec, il va donc s’élever plus facilement et créer au sol un manque relatif de matière atmosphérique qui se traduit par une baisse de la pression. On est dans un système dépressionnaire plus ou moins actif (Pression mini sur terre : 867 hPa dans l’oeil d’un cyclone, Pacifi que). Cette zone va comme attirer, aspirer l’air plus lourd des zones anticycloniques.
Le vent a une direction tangente aux isobares (lignes d’égale pression), il laisse les dépressions sur sa gauche dans l’hémisphère nord et son intensité est proportionnelle au resserrement des isobares, c’est ce que l’on appelle la règle de Buys-Ballot du nom d’un météorologiste hollandais du XIXème siècle. Pour simplifi er, quand on a le vent dans le dos, la zone de mauvais temps est sur notre gauche dans l’hémisphère nord, et sur notre droite dans l’hémisphère sud. Près du sol on perçoit le vent qui résulte du déplacement des masses d’air se dirigeant donc, des hautes vers les basses pressions, c’est la première force entrant en jeu. Cette direction s’infléchit ensuite, dans l’hémisphère nord, vers la droite sous l’action de la force de Coriolis due à la rotation de la terre. D’autres forces entrent en jeu comme la force de frottement (couvert végétal, villes, relief, …) plus forte sur terre que sur mer et d’autres forces comme la force centrifuge due à des différences de courbure isobariques des centres d’action.

 

Pylône anémométrique de l’Ecole Nationale de la Météorologie. Photo A. Damiens.

Les vents

Certains vents concernent de vastes régions, c’est le cas des alizés des zones tropicales, vents réguliers ou le cas des perturbations d’échelle synoptique qui sont d’autant plus actives que le gradient de pression est grand. (Sur les cartes de champ de pression on trace les isobares, courbes d’égale pression, de 5 en 5 hPa. Si on a une différence de pression de l’ordre de 10 hPa entre deux points distants de 150 km, on observe généralement
entre ces deux points un vent voisin de 100 km/h).
D’autres vents que l’on pourrait qualifi er de régionaux, Mistral ou Autan sont des vents des  basses couches, ils peuvent souffl er fort avec des rafales d’autant plus fortes que la dépression qui les génère est creuse et qu’en plus un relief les canalise en se resserrant (effet Venturi).
D’autres encore de petite échelle, les brises côtières, la mer plus chaude la nuit que la terre génèrent des boucles dans lesquelles le vent peut atteindre 50 km/h et même provoquer la formation de nuages bas : l’air humide s’élève sur la mer, revient vers la terre en altitude se refroidit en descendant et reboucle sur la mer un nouveau cycle. Le jour, phénomène inverse, le moteur en est l’air plus chaud sur la terre que sur la mer qui a une plus grande inertie.
On peut aussi observer des brises en montagne, par gravité l’air froid, plus lourd, descend des sommets dans les vallées la nuit et le phénomène s’inverse le jour. Parmi les vents de très petite échelle dite aérologique, certains comme les trombes et les tornades peuvent occasionner des dégâts considérables dus au vent généré par la rotation rapide du tuba qui se forme parfois sous les nuages d’orages puissants que sont les cumulonimbus. On y rencontre les vents les plus violents mesurés à la surface du globe, ils peuvent dépasser les 400 km/h (pour un max de 5 sur l’échelle de Fujita aux USA) et soulever comme des projectiles les voitures ou les camions et détruire de nombreux immeubles. Une trombe n’a parfois qu’une dizaine de mètres de diamètre. Elle se déplace avec le nuage générateur et sa durée d’activité est plutôt brève : de quelques dizaines de secondes à quelques minutes. Les tornades ont un diamètre pouvant atteindre plusieurs centaines de mètres : elle se déplacent sur de plus grandes distances et font d’énormes dégâts en couloirs.
Sous les nuages d’orage on observe parfois de forts courants d’air froid descendant par gravité souvent associés à des précipitations qui engendrent au sol des fronts de rafales ou des lignes de grains pouvant dépasser les 100 km. Ces phénomènes sont brefs et très dangereux pour l’aviation en approche car ils se produisent jusqu’à 40 km de la cellule orageuse qui les génère et occasionnent des cisaillements de vent (c’est ce que l’on appelle trou d’air en altitude, un avion qui se déplace dans une masse d’air avec une vitesse verticale positive ou nulle et qui dans une cellule convective rencontre une zone de vitesse verticale négative dans laquelle il peut chuter de plusieurs centaines de mètres, record de chute de près de 9000m sur le Pacifi que pour un Boeing 747 chinois)
Le record mondial de vent en altitude a été mesuré le 27 décembre 1999 par un ballon lancé de Brest à 00h00 avec 528 km/h (soit 285 noeud) de Nord-Ouest (=285°).

Ami ou démon

Le vent, quand sa vitesse est excessive, est dangereux mais il peut être un précieux allié de l’homme. Il peut nous éviter les pics de pollution atmosphérique, comme les fortes concentrations d’ozone. Les rafales sont diffi ciles à exploiter mais un vent stable, même fort, aide au décollage des avions à plus forte raison ceux embarqués sur les porte-avions aux pistes si courtes, dans ce cas il faut combiner la vitesse du navire avec celle du vent de face et n’est-ce pas le vent d’Autan qui a permis à Clément Ader d’essayer ses premières ailes depuis les collines de Muret ? Même avec nos maisons il ne faut pas l’oublier, quand on conçoit une cheminée sinon … attention au tirage. Il est le moteur de tous nos bateaux à voiles qui pendant des siècles ont permis le transport des marchandises. Il est aussi le moteur de nos chers moulins qui pompaient l’eau des polders en Hollande
ou faisaient de la farine un peu partout dans le monde. Ils étaient plus ou moins sophistiqués et certains s’orientaient même automatiquement dans le lit du vent grâce à une deuxième hélice perpendiculaire au rotor principal. Le vent a été utilisé à grande échelle, gratuit et souvent régulier et fréquent.
Au XIXème siècle on recensait 656 moulins, rien que dans la Haute-Garonne. Après une certaine désaffection, il souffl e comme un vent de revanche et peut être qu’un jour avec les nouvelles technologies, les éoliennes nous permettront une certaine indépendance énergétique. Il faut se rappeler qu’un moulin de type ancien peut atteindre une puissance de 50 chevaux et le vent dans la zone de la tramontane représente une puissance voisine de 4000 KW/m2/an (dans ce cas une grosse éolienne peut produire 80.000 KW/jour d’électricité).

Pour l’anecdote, qui sait que ces magnifi ques Airbus ont une petite éolienne de secours prête à subvenir à une défaillance électrique grave de l’avion. On a beau avoir de la puissance, le vent qui permet à l’appareil de le sustenter en vol peut dans des situations extrêmes aussi le sauver. « On a souvent besoin d’un plus petit que soi ».

Il faut se rappeler aussi que c’est à la suite d’une triste histoire de vent que l’on s’est donné les moyens de créer le premier service météorologique moderne en France. Le 14 novembre 1854 une effroyable tempête touche la Crimée et coule trente navires au mouillage qui faisaient le siège de Sébastopol dont le navire amiral français « Le Henri IV ». Napoléon III demande à Urbain Le Verrier de créer un service d’observation et de prévision de déplacement des phénomènes dangereux. Le 15 décembre 1855 le naufrage de « La Sémillante » dans les bouches de Bonifacio avec des renforts pour la Crimée renforcera la nécessité de la demande avec la mort de près de mille marins supplémentaires.

Rose des vents

On appelle rose des vents le graphique qui nous permet de visualiser le vent en un lieu donné sur une grande période, ici sur trente ans en direction et en force. On voit sur ce graphe de Toulouse que dans 20% des cas le vent est faible, dans un cas sur trois, il est de Sud-Est (Autan) ou de Nord-Ouest, les deux directions les plus fréquentes, directions dans lesquelles il peut souffl er fortement; le secteur Nord-Ouest est dominant. Source Météo-France.

Tempête du 24 janvier 2009

La tempête a abordé la France par la côte aquitaine en matinée. Nous avions à midi sur Midi- Pyrénées autour de 4 isobares ce qui donne un gradient de pression de l’ordre de 15 hPa qui a généré un fort renforcement des vents de N-O  avec les dégâts que l’on sait sur le grand Sud- Ouest. L’Europe était ce jour là soumise à un grand système dépressionnaire avec des centres d’actions multiples dont un est passé d’Ouest en Est sur le Nord de nos régions et qui vers midi était proche du lyonnais.

On peut mesurer le vent à la surface de la terre depuis l’espace…

sachant que les ondes radar sont d’autant plus rétrodiffusées par les vaguelettes de l’océan que le vent en surface est fort. Des satellites comme Seawinds permettent d’avoir des champs de vent où les fl èches en donnent la direction et la couleur la force.
L’image présentée date du 24 janvier 2001 à 17h30 UTC et a été supposée à l’image du satellite géostationnaire GOES 10. On peut y voir la zone de tourbillon située au large de Vancouver. (Météo-France – La Météorologie N°3, mai 2001)

Tempête du 24 janvier 2009

Vent d’Autan

Son nom vient du latin altanus : vent semblant provenir de la haute mer (Méditerranée).
Il est généré par une dépression sur le proche atlantique qui, donnant des vents de Sud-Est sur les Pyrénées, déclenche des rentrées maritimes sur le Languedoc-Roussillon. Ces rentrées de Sud-Est remontent vers le Nord-Ouest et s’accélèrent là ou le Massif Central se rapproche des Pyrénées vers Carcassonne le long de la Montagne Noire et entre cette dernière et les Monts de Lacaune.
Ce vent irrégulier et turbulent souffl e sur le Lauragais, le Midi toulousain et une partie du Tarn. Il souffl e en moyenne cent jours par an et peut dépasser les 120 km/h. Il faiblit aux abords du Quercy et de l’Agenais. Janvier 1995 a été un mois record avec vingt-deux jours d’Autan sur Toulouse et vingt-huit sur Castres. Le vent peut être chaud sec, c’est l’Autan Blanc (basses pressions sur le Nord de l’Espagne) ou chaud et humide, c’est l’Autan Noir qui amène nuages bas et souvent précipitations (dépression sur le golfe de Gascogne).

Image satellite du 24 janvier 2001 montrant la zone de tourbillon située au large de Vancouver

Le vent a été utilisé en stratégie de guerre par les croisés qui, frappés par la mort de Simon de Montfort en 1218, essayent d’incendier Toulouse en mettant le feu à la porte Montoulieu un jour de grand vent d’Autan. Les assiégés réussirent à maîtriser le feu. Autre vent, autres conséquences, le 7 mai 1463 le feu prend dans un fournil Place des Carmes et … 7064 maisons furent détruites pendant les deux semaines que dura le sinistre. Le 4 mai 1916, ses rafales étaient si fortes que le petit train à vapeur de Toulouse à Revel fut précipité au bas du remblai. Ce vent a aussi des effets sur les personnes fragiles et les animaux : il agit sur les nerfs « met de travers la cervelle des hommes » ; on parle du vent des fous (qui hurlaient quand il souffl ait fort). Hippocrate étudia l’infl uence du vent sur la santé et Ambroise Parré en disait « …l’aultan, qui leur faict l’air grossier et nébuleux … ». On raconte aussi qu’il soulevait les kilts des Ecossais de Wellington qui assiégeaient Toulouse en 1814 et plus tard il a aidé Clément Ader à soulever un de ses planeurs de 1m50 à Castelnaudary.
L’homme s’est adapté et le supporte, c’est lui, l’Autan, qui a imposé l’orientation des pistes des aérodromes de la région comme des fermes du Lauragais qui sont axées dans le lit du vent.

J’ai essayé de faire comprendre par des mots simples ce qu’est le vent sachant que le domaine à traiter est des plus vastes et que si on approfondit un peu, les équations de mécanique des fl uides et autres ne sont jamais très loin ; elles occupent les concepteurs des modèles numériques de nos gros calculateurs de prévisions météorologiques mais sont diffi ciles à vulgariser. C’est là, une affaire de spécialistes ou de scientifi ques.

Merci Eole, merci le vent ! On vous comprend maintenant un peu mieux.

Alain DAMIENS, ancien enseignant de l’Ecole Nationale de la Météorologie à Toulouse – Article paru dans le Monde des Moulins – N°29 – juillet 2009