Science et technologie s1361

Les vents

Le vent est un déplacement d’air engendré par une masse d’air chaud qui rencontre une masse d’air froid. L’air froid est plus dense que l’air chaud. Alors que l’air chaud monte, une zone de basse pression (faible densité de l’air) est laissée au sol. Pendant ce temps, l’air froid descend, créant ainsi une zone de haute pression (grande densité de l’air) au sol. 
L’air d’une haute pression se déplace toujours vers une zone de basse pression. Il en résulte un déplacement de l’air: du vent. Ce mouvement de l’air est appelé aussi cellule de convection.

Le mouvement de convection

Une zone de basse pression est aussi appelée dépression, alors qu’une zone de haute pression porte parfois le nom d’anticyclone.

Les cyclones et les anticyclones

Les vents dominants et les vents locaux

Les vents dominants

Les vents dominants sont des grands couloirs de vents dont la direction est déterminée à la fois par les courants de convection et la force de Coriolis.

Dépendamment de la région de la Terre où on se trouve, les vents dominants souffleront dans diverses directions. Dans les régions intertropicales, les vents dominants sont nommés alizés et soufflent d'est en ouest. Les vents d'est polaires sont, quant à eux, les vents dominants situés à proximité des pôles.


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L'effet des vents dominants sur ces polluants

L'atmosphère terrestre n'a pas de frontière et la pollution qu'elle transporte non plus. Les vents dominants jouent un rôle majeur dans la propagation des polluants. S'il n'y avait pas de vents, l'air pollué retomberait près de la zone où l'on a produit cette pollution. Or, les vents dominants transportent ces polluants sur des centaines de kilomètres.

Au Québec, ce facteur est important, car une bonne partie du St-Laurent se trouve dans la trajectoire de vents dominants en provenance des États-Unis. Or, les polluants produits par les centrales thermiques sont déplacés vers notre territoire où, mélangés avec les précipitations, ils produisent des pluies acides.

Les vents locaux

Les vents locaux sont des vents qui soufflent sur une petite étendue.

Voici les vents locaux les plus connus.

  • Le chinook est un vent chaud et sec qui vient de l’ouest et qui souffle à l’est des Rocheuses. L'air chargé d'humidité venant du Pacifique s'élève en rencontrant les montagnes. Il y a donc des nuages et des précipitations qui affectent le côté ouest des pentes, ce qui assèche la masse d'air. De plus, la température de l'air décroît lors de l'ascension de la montagne.
    Lorsque la masse d'air redescend dans les Prairies canadiennes et les Grandes Plaines américaines, elle se réchauffe.

  • Le mistral est un vent frais ou froid, souvent violent, qui concerne le nord du bassin de la Méditerranée occidentale. Généralement sec et accompagné d'un temps très ensoleillé, le mistral est par la différence de pression entre un anticyclone présent dans l'Europe du Nord et une dépression sur la Méditerranée.
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  • La mousson est un système de vents périodiques, actif particulièrement dans l'océan Indien et l'Asie du sud. Les vents de ces régions connaissent des inversions saisonnières de direction: ils soufflent du sud-ouest pendant six mois et du nord-est pendant six mois. Ces cycles amènent donc des périodes très distinctes de sécheresse ou de pluies abondantes.
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    ​Période de sécheresse
    ​Période de pluie abondante
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  • Le sirocco est un vent saharien violent, très sec et très chaud qui souffle sur l'Afrique du Nord et le sud de la mer Méditerranée. Le sirocco donne du temps très chaud, sec et poussiéreux en Afrique du Nord, alors que du temps frais et pluvieux se produira en Europe.
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  • Le squamish est un vent fort et souvent violent qui souffle dans de nombreux fjords de la Colombie-Britannique. Il est produit par la rencontre une masse d'air océanique et tempérée avec une masse d'air arctique, froid et sec. Des chutes de neige et des épisodes de gel sont alors présentes dans ces territoires.

Les brises de mer et les brises de terre

Les brises de mer

Une brise de mer est un type de vent qui se manifeste localement (à petite échelle). Il s’agit d’un vent qui souffle de la mer vers la terre (la plage) pendant la journée.

En fait, le jour, les rayons du Soleil plombent sur le sable et réchauffent le sol. L’air qui touche le sol brûlant devient alors lui aussi plus chaud. L’air chaud est moins dense que l’air froid. Il s’élève donc et laisse au-dessus du sable une zone de basse pression.

Au même moment, l’air qui touche la mer est refroidi par l’eau fraîche. L’air froid étant plus dense que l’air chaud, l’air a tendance à tomber et à créer ainsi une zone de haute pression.

Les mouvements de l’air se font toujours d’une zone de haute pression vers une zone de basse pression, ce qui crée la brise de mer.


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Les brises de terre

Une brise de terre est un type de vent qui se manifeste localement (à petite échelle). Il s’agit d’un vent qui souffle de la terre (la plage) vers la mer durant la nuit.

En fait, la nuit, les rayons du Soleil ne réchauffent plus le sable, le rendant ainsi plus froid. L’air qui touche ce sable est alors lui aussi refroidi. L’air froid étant plus dense que l’air chaud, il en résulte une zone de haute pression au-dessus de la plage.

Au-dessus de la mer, l’air se réchauffe progressivement. L’air chaud, moins dense que l’air froid, s’élève et une zone de basse pression est alors créée au-dessus de la mer.

Les mouvements de l’air se font toujours d’une zone de haute pression vers une zone de basse pression, ce qui crée la brise de terre.

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Sur la terre ferme, s'il n'y a pas de grande étendue d'eau à proximité, on parle plutôt de vent de vallée et de vent de montagne.

Vent de vallée
Le jour, les pentes d’une montagne sont exposées au soleil et sont ainsi réchauffées. L’air en contact avec la montagne se réchauffe rapidement et s’élève. Lorsqu’il monte, il se refroidit et finit par redescendre au sol. Une cellule de convection est alors formée. On parle alors de vent de vallée. Ce dernier se déplace dans le sens antihoraire.
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Vent de montagne
La nuit, les pentes d’une montagne se refroidissent rapidement. L’air au contact du versant assombri se refroidit et descend au niveau du sol. La direction des mouvements de l’air est alors inversée par rapport à celle des mouvements se produisant le jour. On parle alors de vent de montagne. Ce dernier se déplace dans le sens horaire.
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Le relief a une influence sur la formation du vent. Par exemple, une haute chaîne de montagnes constitue une barrière au vent. Le vent n’aura d’autre choix que de longer les versants. L’air chaud en provenance du sol qui s’élève sera ainsi forcé à s’élever en altitude le long d’un versant. On appelle ce phénomène l’effet de barrière. Ce dernier aura pour effet d’entraîner la formation de nuages parfois accompagnés de pluie ou de neige. Pourquoi? L’air chaud qui s’élève se refroidit au fur et à mesure qu’il gagne de l’altitude. Il entraîne avec lui un certain pourcentage d’humidité. Au sommet de la montagne, l’air froid se voit alors saturé d’humidité. C’est pourquoi des nuages se forment. Libéré de son humidité, l’air froid devenu sec redescend, mais du côté du versant opposé. Lors de sa descente, l’air se réchauffe. Il en résulte un vent chaud et sec.


Instruments de mesure du vent

La giroutte

La girouette est un instrument qui indique la direction d’où vient le vent.

C’est un pointeur (une flèche, un coq etc.) qui est monté sur un axe rotatif. Le pointeur peut tourner librement autour de son axe et s’aligne donc parallèlement au vent. C’est la partie la plus mince du pointeur (la pointe de la flèche, le bec du coq etc.) qui nous indique la provenance du vent. Il peut y avoir une croix immobile indiquant les points cardinaux fixée sous le pointeur d’une girouette traditionnelle.

 

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La manche à air est un instrument qui indique l’origine du vent et qui donne une approximation de la vitesse du vent.

C’est un tube de toile souple fermé à l’une des extrémités (le manchon) fixé à un mât. Le vent s’engouffre par l’ouverture et soulève le manchon. Il y a toujours au moins trois bandes rouges et deux bandes blanches qui s’alternent. Ces bandes nous permettent une approximation de la vitesse du vent. Chaque bande correspond à une vitesse de 5 nœuds (environ 9 km/h). Ainsi, quand il y a cinq bandes du tube de toile complètement à l’horizontal, il y a un vent d’au moins 25 nœuds (environ 45 km/h). Le tube de toile peut aussi pivoter sur son axe, ce qui permet de connaître la direction du vent. Le manchon pointe vers où le vent se dirige.

 
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L’anémomètre

L’anémomètre est un instrument qui indique la vitesse du vent.

L’anémomètre a été inventé par l’architecte italien Leon Battista Alberti en 1450. Il est composé de coupelles en forme de demi-sphères vides orientées dans le même sens qui tournent librement autour d’un axe. Dans les anémomètres modernes, un système électronique permet alors de calculer le nombre de tours effectués par les coupelles dans un certain temps. La vitesse du vent apparaît alors sur un petit écran. 

 
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L'échelle de Beaufort est une échelle servant à estimer la force et la vitesse du vent.L’échelle de Beaufort comporte 12 niveaux de force. Chacune de ces forces est associée à une vitesse approximative du vent ainsi à des effets observables.


Force
Vitesse approximative du vent
(km/h)
Effets observables
00 à 2La fumée provenant d’une cheminée ou d’un feu s’élève en ligne droite verticalement.
12 à 5La fumée provenant d’une cheminée ou d’un feu s’élève selon la même direction que le vent. Toutefois, la girouette ne bouge pas.
26 à 11On perçoit le vent sur son visage.
La girouette tourne pour indiquer d’où vient le vent.
Les feuilles des arbres bougent légèrement.
312 à 19Les feuilles et les petites branches des arbres s’agitent constamment.
Les drapeaux se déploient.
420 à 29La poussière, les feuilles et les petits objets sont soulevés.
530 à 39Les arbustes bougent légèrement.
Des vagues se forment sur les plans d’eaux intérieures.
640 à 50Les grosses branches d’arbres s’agitent.
Les parapluies se tournent à l’envers.
Les fils téléphoniques se balancent.
751 à 61Les arbres se balancent.
Marcher contre le vent est difficile.
862 à 74Marcher contre le vent est une épreuve.
975 à 87Les bardeaux, les antennes des maisons et autres structures sont arrachés.
1088 à 101Les arbres sont déracinés.
Les maisons subissent de graves dommages.
11102 à 116Une violente tempête s’abat et les ravages sont étendus.
12Plus de 116Un ouragan se manifeste et il y a dévastation.


Lorsque les vents soufflent à plus de 116 km/h, on parle alors d’ouragans. Il existe une échelle pour différencier les catégories d’ouragans : l’échelle de Saffir-Simpson. Cette dernière compte cinq catégories, la dernière représentant les ouragans de force 5 (vents de plus de 250 km/h).


La circulation atmosphérique

Les vidéos
Les exercices
Les références