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S.O.
Symbole météo
Un gradient de pression est une cause principale de la circulation de l’air (autrement dit, le vent) et constitue un bon indicateur de la force des vents dans une zone visée. Un gradient « fort » (une grande variation de la pression atmosphérique sur une courte distance horizontale) est généralement un signe de vents très rapides et très forts.
La forme du gradient de pression peut également être un indicateur de la direction générale du vent autour des anticyclones et des systèmes dépressionnaires. Elle peut toutefois être modifiée par des effets locaux, la topographie et des conditions météorologiques importantes.
Les vents de couloir et la canalisation du vent sont à petite échelle, mais ils peuvent tous deux provoquer un cisaillement du vent et des turbulences importantes.
Le gradient de pression correspond au taux de variation de la pression atmosphérique sur une distance horizontale.
La canalisation du vent renvoie à l’augmentation de la vitesse du vent qui se produit en raison du resserrement de l’air passant à travers des caractéristiques topographiques étroites (comme une vallée) ou artificielles (comme de grands bâtiments).
Termes connexes à venir :
Système dépressionnaire, système de haute pression et canalisation du vent sont des termes connexes à gradient de pression qui seront ajoutés bientôt au Référentiel de météorologie à l’aviation.
Un gradient de pression se forme lorsqu’il y a une différence de pression atmosphérique entre deux points de l’atmosphère. En règle générale, les fluides – y compris l’air – se déplacent naturellement des zones de haute pression vers les zones de basse pression, afin de rééquilibrer le déséquilibre. On appelle « vent » et « force du gradient de pression », respectivement, ce flux d’air et la force qui pousse l’air d’une haute à une basse pression.
Voici un flux idéalisé autour de centres de haute et de basse pression. Lorsque l’air tente de s’éloigner de la zone de haute pression et de se rapprocher de la zone de basse pression (flèches bleues) dans l’hémisphère Nord, il est poussé à droite de sa trajectoire par la force de Coriolis (flèches jaunes). Le frottement s’oppose légèrement à la force du gradient de pression et à la force de Coriolis. Ce phénomène se poursuit jusqu’à ce que le gradient de pression, la friction et la force de Coriolis soient complètement équilibrés, ce qui oriente le vent en spirale légèrement vers l’intérieur, en direction de la zone de basse pression et à l’opposé de la zone de haute pression. Voilà en gros comment se présente le flux de vent. Sur le terrain, certains facteurs peuvent le modifier.
La force du gradient de pression est à l’origine du vent et est directement proportionnelle à la différence de pression sur une distance donnée. Plus la différence de pression est grande, plus la force du gradient de pression est forte et plus le vent souffle fort. Dans l’hémisphère Nord, la force de Coriolis – une force générée par la rotation de la Terre – pousse l’air en mouvement vers la droite. Cependant, comme ce vent se déplace sur des surfaces inégales, le frottement réduit également la vitesse à laquelle l’air peut se déplacer d’un endroit à l’autre. Les configurations des vents observés sont le résultat de l’équilibre entre ces forces.
Il en résulte un mouvement de vent en spirale autour des centres de pression, qui suit majoritairement – mais pas parfaitement – les isobares. Les vents tournent légèrement vers l’intérieur autour d’une dépression, et légèrement vers l’extérieur autour d’un anticyclone. La force de friction est présente parce que le vent est en contact avec la surface de la Terre. À mesure que l’on s’élève dans l’atmosphère, la friction disparaît et les vents suivent plus exactement le schéma de l’isobare.
Source de l'image : Environnement et Changement climatique Canada
La densité des isobares (lignes d’égale pression) représente le taux de variation de la pression dans une zone donnée. Un grand nombre d’isobares proches les unes des autres indique un changement de pression important dans une petite zone, ce qui génère un fort gradient de pression, et donc des vents plus forts cherchant à équilibrer la pression.
Les anticyclones sont généralement étendus et présentent un faible gradient de pression. À l’inverse, les systèmes dépressionnaires ont un petit centre, et donc un gradient de pression beaucoup plus important (isobares plus denses), et des vents généralement plus forts. Le cas extrême est celui d’un ouragan, dont la pression centrale est très basse et le gradient de pression, élevé (isobares serrées). Il s’accompagne de vents dangereusement forts.
Cette image est une démonstration du gradient de pression au-dessus du Canada. Les isobares sont généralement moins denses autour d’un centre de haute pression, alors qu’elles se rapprochent autour d’un centre de basse pression.
Source de l'image : Environnement et Changement climatique Canada
Voici une vue simplifiée du vent forcé par les vallées et de leur interaction. Lorsque plusieurs courants d’air se rencontrent et pénètrent dans une vallée étroite, la vitesse de l’air augmente et peut être associée à des courants ascendants. Inversement, lorsque les courants d’air sont divisés en plusieurs vallées, la vitesse du vent diminue et peut provoquer des courants descendants.
Lorsqu’un centre de pression se rapproche d’un autre (une dépression se déplaçant vers une crête, par exemple), le gradient de pression entre les deux augmente fortement, ce qui accroît considérablement les vents.
Cependant, dans les vallées et les terrains montagneux complexes, l’effet des gradients de pression peut différer grandement. Les vents qui soufflent sur un terrain aussi complexe suivent généralement le relief de la vallée et dépendent davantage des forces directes du gradient de pression (c’est-à-dire que l’air s’écoule plus directement de la zone de haute pression vers la zone de basse pression). Cet effet est le plus fort lorsque les gradients de pression sont exactement perpendiculaires à la vallée et présentent de grandes différences de pression centrale.
De là, les choses ne font que se compliquer. Sur un terrain où les vallées sont interreliées, les vents se séparent constamment et s’entrechoquent là où les vallées se séparent et se rejoignent. Lorsque le vent se divise dans plusieurs vallées, la vitesse est réduite (puisque la force est divisée) et peut provoquer des courants d’air descendants. À l’inverse, lorsque les vents convergent vers une même vallée, la vitesse du vent y augmente (la force de plusieurs courants se combine), ce qui peut également provoquer des courants ascendants. Naturellement, comme les vents traversent le terrain dans une direction différente de celle des vents en altitude (au-dessus du terrain), il peut également y avoir un cisaillement du vent important à l’intérieur et à l’extérieur des vallées.
Source de l'image : Environnement et Changement climatique Canada
Enfin, lorsque ce vent est canalisé à travers un col ou un passage étroit (comme les petites brèches dans les chaînes de montagnes, ou à l’endroit où la rivière Saguenay rencontre le fleuve Saint-Laurent, par exemple), il peut être soudainement accéléré lors de son passage, ce qui entraîne une modification localisée, mais extrêmement dangereuse, de la vitesse du vent. Ce phénomène est connu sous le nom de « vent de couloir ».
Voici une représentation simplifiée des vents de couloir.
A) Les vents convergent vers une ouverture étroite sur le terrain. Il se crée une zone locale de haute pression du côté face au vent.
B) Le vent s’accélère en passant de la zone de haute pression locale en A à la zone de pression relativement plus basse en C.
C) Les vents accélérés s’échappent de l’étroite ouverture et commencent à ralentir, provoquant un jet très localisé et dangereux en aval de l’ouverture du terrain.
Source de l'image : Environnement et Changement climatique Canada
