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"D'où vient le vent et où va-t-il" ? Cette question existentielle posée par un humoriste bien connu demande réponse. Et d'abord, qu'est-ce que le vent, me direz-vous ? Quelle est cette force qui sculpte les paysages, joue avec les nuages, que l’on côtoie assez souvent sans pour autant jamais l’avoir vu ? Etrange comme phénomène ! ! D’où vient donc le vent ? Comment se forme-t-il ?
CE QU'EST LE VENT :
Le vent est le mouvement au sein d'une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète, d'une partie de ce gaz..
Le vent est en fait la résultante de plusieurs phénomènes qui engendrent différents types de forces, à l'origine de mouvements d'air. Pour être tout à fait rigoureux, il y a même trois forces différentes qui sont :
- les forces de pression
- la force de Coriolis
- et les forces de frottement
Dans un premier temps, il faut savoir que le vent est indissociable du soleil. En effet, c'est grâce au soleil que les principaux mouvements d'air peuvent avoir lieu.
L'atmosphère de la Terre est constituée de gaz qui, au passage, sont principalement de l'azote et de l'oxygène. Ces gaz qui constituent notre air vont être chauffés par les rayons du soleil, mais de façon non uniforme, principalement à cause de la forme sphérique de la terre. Car l'inclinaison des rayons du soleil par rapport au sol terrestre aura tendance à plus chauffer l'air qui se trouve au niveau de l'équateur qu'au niveau des pôles. Mais cette non-uniformité est aussi due à la présence d'océans ou de continents ainsi qu'à l'épaisseur des nuages. Donc, une fois l'air chauffé, celui-ci va chercher à occuper un plus grand volume, il va se dilater et être à l'origine d'une force de pression qui va s'exercer sur un partie de l'atmosphère sous la forme de mouvements de convection de l'équateur vers les pôles. C'est ce phénomène qui va être à l'origine de notre première force nécessaire à la "fabrication" du vent : la force de pression.
Puis intervient la force de Coriolis qui est directement issue de la rotation de la terre. En effet, on peut assimiler cette force à celle qui vous projette contre votre voisin quand vous prenez un virage assez sec en voiture. La différence entre la force centrifuge (celle qui intervient dans notre exemple) et la force de Coriolis (celle qui nous intéresse dans le mouvement des vents) est que la première varie en fonction de la position du corps par rapport au centre de rotation et que la seconde dépend de la vitesse même du corps en mouvement. Cette force de Coriolis engendre dans l'hémisphère Nord une force qui a tendance à dévier le vent vers la droite, tandis que dans l'hémisphère Sud le vent sera plutôt dévié vers la gauche. Et c'est par la même occasion cette force qui est responsable du mouvement circulaire des cyclones.
Enfin, voici notre troisième force qui correspond aux frottements. Il s'agit des frictions entre le sol et les masses d'air déplacéees, ou encore entre les différentes masses d'air elles-mêmes qui auront modifié leurs trajectoires aux abords des reliefs rencontrés. En effet, on comprendra facilement qu'il se forme des turbulences quand, par exemple, se dresse devant ces masses d'air une chaîne de montagnes.
Donc, pour résumer rapidement : trois forces interviennent dans la formation du vent ; la première force de pression est responsable des grands déplacements d'air ; la seconde, force de Coriolis, donne les grandes directions du vent ; et la troisième, la force de frottement, est plutôt responsable des caractéristiques locales du vent.
Brise de mer (haut )/ Brise de terre (bas)
LA VITESSE DU VENT :
La force du vent est mesurée en km/h ou en noeud. Les noeuds étant en fait des miles par heure. Cette force correspond à la vitese du vent à une hauteur standard de 10 mètres au-dessus d'un terrain plat et découvert.
Plusieurs échelles de classification des vents existent, la plus commune est celle de Beaufort utilisée par les marins. Celle-ci est une échelle de mesure empirique, comportant 13 degrès (de 0 à 12), de la vitesse du vent sur une durée de dix minutes utilisée dans les milieux maritimes. Elle décrit le vent du premier souffle à l'ouragan et classe la force des vents qui vont du calme à celui des vents de force d'ouragan, en passant par la brise, le coup de vent et la tempête.
Coup de mer et onde de tempête
L'échelle de Fujita classifie la force des vents dans une tornade.
L'échelle de Saffir-Simpson pour les cyclones tropicaux, nommés "ouragans", se formant dans l'hémisphère Ouest, qui inclut les bassins cycloniques de l'océan Atlantique et l'océan Pacifique Nord à l'est de la ligne de changement de date. Elle est graduée en cinq niveaux d'intensité correspondant à des intervalles de vitesses de vents normalisés
Les points de vents au-dessus du vent moyen sont appelés parfois rafales. Lorsque le vent moyen augmente durant une courte période, il s'agit de bourrasques de vents. Des vents violents associés à un orage sont appelés rafales descendantes, connues en mer comme des grains. Des vents violents sont associés avec plusieurs autres phénomènes météorologiques tels les cyclones tropicaux, les tempêtes et les tornades.
La direction et la vitesse du vent sont majoritairement imposées par les anticyclones et les dépressions. Dans l'hémisphère Nord, le vent souflle dans le sens inverse des aiguilles d'une montre autour d'une dépression et dans le sens des aiguilles d'une montre autour d'un anticyclone. Sa vitesse est proportionnelle à l'écart de pression entre deux points (on parle de "gradient" de pression). Cependant, le relief présent sur une zone donnée va canaliser l'écoulement de l'air dans cette région. Des vents apparaîtront ainsi plus fréquemment dans certaines contrées et seront plus soutenus : il s'agit des vents régionaux. Ils deviennent alors de véritables acteurs du climat local.
La vitesse du vent est mesurée avec un anémomètre mais peut être estimée par une manche à air, un drapeau, etc...
CIRCULATION DES VENTS :
Les causes principales des grands flux de circulation atmosphérique sont : la différence de température entre l'équateur et les pôles, qui provoque une différence de pression, et la rotation de la Terre qui dévie le flot d'air qui s'établit entre ces régions. Des différences locales de pression et de températures vont quant à elles donner des circulations particulières comme les brises de mer et les tornades sous les orages.
Circulation atmosphéirque
On distingue trois zones de circulation des vents entre l'équateur et les pôles.
- La première zone est celle de Hadley qui se situe entre l'équateur et 30 degrés Nord et Sud où l'on retrouve des vents réguliers soufflant du nord-est dans l'hémisphère nord et du sud-est dans celui du sud : les alizés. Les navigateurs à voile ont depuis longtemps utilisé cette zone de vents réguliers pour traverser les océans.
- La seconde se situe aux latitudes moyennes et est caractérisée par des systèmes dépressionnaires transitoires où les vents sont surtout d'ouest, c'est la cellule de Ferrel.
- Et finalement, la cellule polaire se retrouve au nord et au sud du 60e parallèle avec une circulation de surface généralement d'est.
Entre ces trois zones, on retrouve les courants-jet, des corridors de vents circulant autour de la planète à une altitude variant entre 10 et 15 km et qui sont le lieu de frontogenèses.
Diagramme montrant comment les vents sont déviés pour donner une circulation anti-horaire dans l'émisphère Nord autour d'une dépression. La force de gradient est en bleu, celle de Coriolis en rouge et le déplacement en noir
A grande échelle dans l'atmosphère nord, les vents tournent donc dans le sens horaire autour d'un anti-cyclone et anti-horaire autour des dépressions. L'inverse est vrai pour l'hémisphère sud où la force de Coriolis est inverse.
Effet d'ondulation avec amortissement sur un vent à cause d'une montagne. La dépression de la masse d'air au sommet de la montagne (contexte plus froid) peut déclencher la nucléation des gouttes d'eau et la création d'un nuage de sommet
Dans les endroits accidentés où le flux d'air est canalisé ou dans les situations où le vent n'est pas du à un équilibre entre pression, force de Coriolis et frottement comme indiqué précédemment, le calcul est beaucoup plus difficile. Parmi ces cas figurent :
- le vent antitriptique où on a un équilibre entre la pression et le frottement ;
- le vent où l'air froid descend des hauteurs ;
- le vent anabatique où de l'air est forcé vers le haut d'une pente.
CLASSIFICATION DES VENTS :
El Niño est un courant d'eau chaude de surface qui envahit la partie orientale du Pacifique Sud à la suite d'un affaiblissement des alizés, vents équatoriaux, déplaçant la cellule de Walker et permettant à l'eau plus chaude du Pacifique Sud-Ouest de se déplacer vers l'est.
La Niña est l'inverse du phénomène El Niño alors que l'eau chaude de surface se déplace plus vers l'Asie. Il ne s'agit pas d'un retour vers la situation normale mais un extrême de l'autre côté. Il n'y a pas de symétrie entre les deux phénomènes, on a relevé par le passé davantage d'épisodes El Niño que d'épisodes La Niña.
La mousson est le nom d'un système de vents périodiques des régions tropicles, actif particulièrement dans l'océan indien et l'Asie du Sud.
Au nord : la tramontane ; au nord-est : le Grec ; à l'est : le levant ; au sud-est : le sirocco ; au sud : le marin ; au sud-ouest : le libeccio ; à l'ouest : le ponant ; au nord-ouest : le mistral
UTILISATIONS DU VENT :
La plus grande éolienne à axe vertical du Monde, Cap-Chat, Gaspésie, Québec
Les vents sont une source d'énergie renouvelable et ont été utilisés par l'homme à travers les siècles à divers usages comme les moulins à vent, la navigation à voile, le vol à voile ou plus simplement le séchage.
EFFETS DU VENT DANS LA NATURE, EROSION EOLIENNE :
Les vents sculptent les terrains via une variété de phénomènes d'érosion éolienne qui permet par exemple de créer des sols fertiles comme les loess.
Une formation de roche de l'Altiplano en Bolivie, sculptée par l'érosion du vent
L'érosion peut être le résultat du mouvement de déplacement par le vent. Il y a deux effets principaux. D'abord, les petites particules sont soulevées à cause du vent et se retrouvent donc déplacées dans une autre région. En second lieu, ces particules suspendues peuvent se frotter sur des objets pleins causant l'érosion par l'abrasion (succession écologique). L'érosion par le vent se produit généralement dans les secteurs avec peu ou pas de végétation, souvent dans les secteurs où il y a des précipitations insuffisantes pour soutenir la végétation. Un exemple est la formation des dunes sur une plage ou dans un désert.
Le loess est une roche homogène, en général non-stratifiée, poreuse, friable, sédimentaire (éolien), souvent calcaire, à grain fin, vaseuse, jaune pâle ou de couleur chamois, ébouriffée par le vent. Il se produit généralement comme un dépôt qui recouvre des superficies de centaines de kilomètres carrés et des dizaines de mètres de profondeur. Le loess se retrouve souvent dans des paysages raides ou verticaux et tend à se développeer en sols fertiles.
EROSION EOLIENNE ET TECTONIQUE :
Lorsqu'il érode les sols, le vent peut creuser jusqu'à la roche et/ou désertifier complètement une région comme pour la mer de sable du Hoge Veluwe aux Pays-Bas, phénomène se nommant également déflation. Le vent peut également provoquer des tempêtes de sables comme par le chammal ou de poudrerie (chasse-neige) comme le blizzard. En outre, si l'érosion éolienne, pluviale, maritime et fluviale n'était pas contrebalancée par les mouvements magmatiques divers, la Terre serait recouverte d'eau depuis longtemps car cette érosion aurait effrité tous les solides dépassant une couche de boue sous-marine.
Le vent érode et transporte les roches qui finiront par s'accumuler dans la mer jusqu'à une modification de relief terrestre à la suite de mouvements tectoniques qui pousseront ces sédiments comprimés par la pression de l'eau vers le haut. C'est donc un des mécanismes de création des roches sédimentaires qui seront alors à nouveau érodées par le vent dès qu'elles seront découvertes à l'air libre.
ECHELLE DE FLUCTUATION DES VENTS :
Prévision météorologique
Le vent est un élément majeur des systèmes météorologiques puisqu'il est leur médium de transport.
MESURE DU VENT :
Le premier instrument de mesure du vent est la girouette, invention de la Grèce antique destinée à indiquer la direction du vent.
La mesure directe du vent se fait dans des stations météorologiques sur la terre ferme ou en mer grâce à un anémomètre qui en donne la vitesse et une girouette qui en donne la direction. Les anémomètres mécaniques sont formés de coupelles qui tournent autour d'un axe quand le vent souffle.
Anémomètre et girouette
Les radars météorologiques Doppler, les profileurs de vent, les lidars Doppler et les sodars sont des instruments de télédétection au sol capables de mesurer la vitesse du vent en altitude.
Le vent peut également être estimé par une manche à air au sol et les marins l'estiment en utilisant l'échelle de Beaufort.
LES STATIONS METEO :
Les stations officielles de Météo France sont réparties sur tout le territoire national. En Haute-Normandie on en compte deux : celle d'Evreux-Huest (sur la base aérienne militaire donc inaccesible au public) et celle de Muids 27430 (clôturée mais visible). Localisation de la station de Muids : https://donneespubliques.meteofrance.fr/?fond=contenu&id_contenu=37, cliquer sur "recherche" 27 et sélectionner la station n°27422001 Muids.
Viennent s'ajouter les stations météo amateur qui sont situées dans des lieux privés mais qui transmettent leurs mesures en temps réel et dont les données sont accessibles au public. Elles sont au nombre de 12 à ce jour en Haute-Normandie pour le réseau : http://www.station-meteo.com/fr , suivi du nom de la station connectée sélectionnée (voir liste jointe en annexe).
D'autres stations privées sont également accessibles dont celles du réseau StatiC : http://www.infoclimat.fr/recherche/sphinx.php?q=27 et Netatmo.
Les matériels de base utilisés sont : anémomètre-girouette placée en haut d'un mat, pluviomètre, capteur de température/hygrométrie/luminosité/pression atmosphérique, capteur UV, panneau solaire et logiciel de collecte/analyse relié à une station informatique avec transmission de données.
POUR VALIDER CETTE EARTHCACHE :
1. Vous trouverez dans cette description, les réponses aux questions A, B, C, D, E, F, G, H et I
2. Vous vous rendrez à la station Météo-France de Muids aux coordonnées indiquées en tête de listing pour répondre à la question J.
3. Vous ferez une petite recherche pour trouver la vitesse du vent proche de chez vous
Il vous faudra choisir les bonnes réponses à ces questions pour reconstituer les coordonnées fictives suivantes :
N 49° A B . C D E - E 001° F G . H I J
Une fois ces coordonnées reconstituées et étant sur place, relevez l’indication portée sur le panneau en dessous de « METEO-FRANCE » et envoyez moi celle-ci ou une photo soit via mon profil, soit via la messagerie geocaching.com (Message Center), puis loguez votre « find » et je vous contacterai en cas de problème.
A : De combien de phénomènes principaux le vent est-il la résultante : Réponse 0 = deux ; Réponse 1 = trois
B : Les principaux mouvements d’air ont lieu grâce : Réponse 2 = à la lune ; Réponse 3 = au soleil
C : La force de pression du vent s’exerce sous la forme de mouvements de convection : Réponse 4 = de l’équateur vers les pôles ; Réponse 5 = des pôles vers l’équateur
D : La force de Coriolis est issue de : Réponse 6 = la rotation de la terre ; Réponse 7 = la rotation de la lune autour de la terre
E : La vitesse du vent est mesurée au-dessus d’un terrain plat et découvert de : Réponse 3 = 10 m ; Réponse 4 = 15 m
F : Dans l’hémisphère Nord, le vent souffle : Réponse 0 = dans le sens des aiguilles d’une montre autour d’une dépression et dans le sens inverse des aiguilles d’une montre autour d’un anticyclone ; Réponse 1 = dans le sens horaire autour d'un anti-cyclone et dans le sens anti-horaire autour d’une dépression
G : Dans la zone des alizés, des vents réguliers soufflent : Réponse 5 = du nord-est dans l’hémisphère sud et du sud-est dans celui du nord ; Réponse 6 = du nord-est dans l’hémisphère nord et du sud-est dans celui du sud
H : Le vent antithriptique est caractérisé par : Réponse 6 = un air froid descendant des hauteurs ; Réponse 7 = de l’air forcé vers le haut d’une pente ; Réponse 8 = un équilibre entre pression et frottement
I : Le loess est : Réponse 1 = une roche hétérogène plutonique et granitique érodée par le vent ; Réponse 2 = une roche homogène sédimentaire et calcaire ébouriffée par le vent
J : Sur place à la station Météo-France de Muids aux coordonnées indiquées en-tête de listing, observez les instruments de mesure qui sont au nombre de 4. J est égal au nombre de lettres du nom indiqué sur l‘unité centrale surmontée d’un panneau solaire.
Enfin, une fois les coordonnées reconstituées, vous vous rendrez à celles-ci pour m'indiquer ce qui est écrit sur le panneau en dessous de « METEO-FRANCE », ou m’envoyer une photo optionnelle de celui-ci qui permettrait de lever tout doute éventuel.
Et pour le fun, allez sur une des stations amateur répertoriées dans le fichier http://www.station-meteo.com/fr et indiquez moi la vitesse du vent enregistrée par la station connectée la plus proche de votre domicile le jour de votre visite.
Bonne recherches…
A translation in english is provided in the attached 6 word worksheets that provide full explanation of this earthcache and logging requirements.
