Dépression (météorologie)

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Carte météorologique d'une dépression affectant la Grande-Bretagne et l'Irlande. Les flèches bleues et rouges entre les isobares indiquent la direction des vents, alors que le symbole D marque son centre, soit l'endroit de la plus basse pression atmosphérique.

Une dépression est une zone où la pression atmosphérique, ajustée au niveau de la mer, diminue horizontalement vers un centre de basse pression, c'est-à-dire un minimum local de pression. Les dépressions sont souvent associées au mauvais temps, car la dynamique qui entoure une dépression présuppose l'existence de courants ascendants qui provoquent des nuages et de la précipitation. De plus, le gradient de pression autour d'une dépression peut engendrer de forts vents.

Types

Article détaillé : Cyclone.

Le terme dépression s'applique à toute circulation autour d'un centre fermé de basse pression et reçoit le nom plus général de cyclone. Quand utilisé seul, le terme cyclone est cependant le plus souvent réservé aux cyclones tropicaux : des dépressions des tropiques de fortes intensités (connus également comme typhons et ouragans). Dans le langage courant, le terme « dépression » est utilisé pour désigner pour les systèmes des latitudes moyennes (30 à 60 degrés de latitude), qualifiés d'extratropicaux, et ceux de faible à moyenne intensité aux tropiques. Il existe également des dépressions polaires dont la formation est très proche de celles des cyclones tropicaux.

Équilibre des vents

Diagramme qui montre comment les vents sont déviés pour donner une circulation anti-horaire dans l'hémisphère nord autour d'une dépression. La force de gradient de pression est en bleu, celle de Coriolis en rouge et le déplacement en noir

À une assez bonne approximation près, la force et la direction du vent sont influencées d'une part par la force horizontale de pression atmosphérique et d'autre part par la force de Coriolis.

La force due au gradient de pression est de direction fixe, mais la force de Coriolis est en permanence à angle droit de la vitesse, et tend à faire dévier le vent vers la droite (dans l'hémisphère Nord). La direction du vent ne peut se stabiliser que lorsque le vent n'est plus dévié du tout, c'est-à-dire quand ces deux forces sont en équilibre : la force due au gradient de pression est alors exactement à l'opposé de la force de Coriolis.

À l'équilibre, la vitesse du vent (qui est toujours perpendiculaire à la force de Coriolis) est donc aussi perpendiculaire au gradient de pression : Le vent souffle autour de la dépression (au lieu de s'y diriger tout droit comme le voudrait l'intuition), sensiblement le long des lignes isobares, dans le sens anti-horaire dans l'hémisphère nord, et dans le sens horaire dans l'hémisphère sud. Comme le vent tourne en rond (en première approximation), son déplacement ne peut pas combler directement la dépression centrale ; c'est pour cette raison que la dépression est relativement stable, malgré le gradient de pression et le déplacement de l'atmosphère qui en résulte.

Dans les quelques premières centaines de mètres au-dessus du sol, la force de friction agit aussi sur le vent de manière significative et tend à ralentir le vent : c'est une force qui s'exerce dans le sens opposé à la direction du vent. Comme la force de Coriolis, de son côté, est toujours perpendiculaire au vent, pour que le vent soit stable et à l'équilibre, il faut alors que le gradient de pression compense à la fois la force de Coriolis et la force de friction. Pour cela, sa direction ne peut plus être perpendiculaire au vent, mais doit être orientée un peu en avant par rapport à la direction du vent. Autrement dit, la composante de friction fait que au sol, le vent à l'équilibre ne peut pas souffler exactement dans la direction des lignes isobares, mais doit se rediriger vers le centre de la dépression.

Cet effet de friction tend à ramener de l'air vers le centre de la dépression, par en dessous, et cette arrivée d'air limitée à la base ne peut s'équilibrer qu'avec une montée de l'air central le long de l'axe de la dépression. Au régime horizontal sensiblement circulaire et dominé par la force de Coriolis, se superpose alors un régime vertical mettant en place un mouvement vertical ascendant au centre d'une cellule de convection.

L'évolution de la dépression résulte alors de la compétition entre deux effets. Les forces de friction au sol dissipent l'énergie, et tendent à combler la dépression par apport d'air vers le centre. L'ascension de l'air au centre est le moteur central, qui peut libérer suffisamment d'énergie pour provoquer un effet de succion, qui au contraire accentue la dépression et accélère le mouvement d'ensemble des masses d'air.

Apparition et dissipation

Articles détaillés : Cyclogénèse et Cyclogénèse tropicale.

Circulation cyclonique et anticyclonique, dans l'hémisphère nord, et les mouvements verticaux engendrés

L'apparition et le mouvement d'une dépression sont généralement causés par l'existence de mouvement vertical ascendant dans les environs immédiats de la dépression. Le courant ascendant peut être causé par des phénomènes de la dynamique de l'atmosphère libre qui causent de la divergence dans les couches moyennes ou supérieures de la troposphère ; cette divergence en altitude provoque une succion qui fait monter l'air des niveaux inférieurs et baisser la pression au niveau du sol.

Parmi les phénomènes qui peuvent causer de la divergence en altitude :

• Les ondes baroclines (aussi appelées ondes frontales, associées au courant-jet) ;
• L'advection de tourbillon. ;
• La libération de chaleur latente due à la condensation en nuage de la vapeur d'eau atmosphérique ;
• La convection engendre elle aussi des courants ascendants, mais la force de poussée convective a généralement sa source dans les bas niveaux.

Tous ces phénomènes peuvent se combiner à divers degrés et ne s'excluent pas mutuellement. Ainsi, il existe deux façons principales de développer les dépressions (cyclogénèse) qui dépendent du lieu de formation.

Au-delà de 30 degrés nord et sud, la force de Coriolis étant importante, l'air s'organise en masses plus ou moins homogènes séparées par des zones de transition rapide que nommées fronts. Les dépressions des latitudes moyennes se forment le long de ces rubans dans un cycle très bien décrit par l'école norvégienne de météorologie qui met l'emphase sur les mouvements verticaux. Plus près de l'Équateur, c'est la convection dans une masse d'air sans fronts qui joue le rôle majeur. Le faible facteur de Coriolis ne sert qu'à concentrer l'organisation des orages.

Lorsque les forçages à l'origine de la dépression se dissipent, la convergence de l'écoulement de surface vers le centre de la dépression, décrite plus haut, cause son remplissage graduel.

Temps associé

Cliquer pour voir une animations montrant la différence entre le régime cyclonique centré sur l'Irlande, à gauche, très nuageux et circulant dans le sens anti-horaire, et le régime anticyclonique circulaire centré sur Moscou, à droite, où le ciel est dégagé au centre d'un mouvement horaire.

Parce que l'air est en général en ascension dans les dépressions, il subit une décompression adiabatique. Sa température diminue lors de ce processus et il arrive un point où celle-ci atteint la valeur de saturation par rapport à l'humidité contenue dans la parcelle d'air. Il y a à partir de ce niveau condensation d'une partie de plus en plus grande de la vapeur d'eau dans la parcelle qui forme un nuage. Si le mouvement vertical se poursuit, les gouttelettes de nuages formeront des gouttes de pluie ou des flocons, selon la température ambiante. Donc les dépressions sont le plus souvent associées avec des zones nuageuses et du mauvais temps.

Selon la stabilité de l'air, différents types de nuages et de précipitations peuvent être obtenus. Dans les dépressions des latitudes moyennes (cyclones extratropicaux) et à l'avant du système, l'air est généralement stable car c'est de l'air chaud qui avance sur de l'air plus froid. Les nuages se forment lors d'une ascension continue pour être de type stratiforme. Ceci donne de larges zones de pluie ou neige continue.

Dans leur secteur chaud, l'air peut être instable et le moindre mouvement ascensionnel est accéléré par la poussée d'Archimède donnant des averses ou orages. Derrière ces systèmes, l'air est également instable mais moins humide, la convection y est moins profonde.

Par contre dans les cyclones tropicaux, les nuages et les précipitations sont entièrement de types convectifs et ils ont une organisation très particulières en bandes.

Bibliographie

• Fabien Locher, « Les météores de la modernité : la dépression, le télégraphe et la prévision savante du temps (1850-1914) », dans Revue d’Histoire Moderne et Contemporaine, Éditions Belin, vol. 56 « Histoire environnementale (numéro spécial) », n^o 4, 2009, p. 77-103 (ISBN 9782701151083) [résumé] 

Articles connexes

• Circulation atmosphérique
• Anticyclone
• Creux barométrique
• Météorologie de l'Europe