DÉPRESSION, météorologie

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Les dépressions thermiques

Les dépressions thermiques se développent généralement dans les régions bénéficiant d’un meilleur ensoleillement ou d’une meilleure capacité à absorber le rayonnement solaire que les régions voisines. Moins dense que son environnement, l’air réchauffé au contact de la surface monte sous l’effet de la poussée d’Archimède, ce qui réduit la pression exercée à cet endroit. Un tel processus est renforcé lorsque des nuages se forment et que la condensation de la vapeur d’eau libère de grandes quantités de chaleur latente contribuant à réchauffer et à alléger un peu plus l’air ascendant. Dans la suite de cet article, la densité de l’air sera assimilée à sa température, en admettant que l’air chaud est plus léger (moins dense) que l’air froid. Il convient toutefois de rappeler qu’il s’agit d’une approximation car, même si la température joue un rôle important sur la densité, d’autres facteurs interviennent. Ainsi, à température et à pression constantes, une masse d’air contenant une grande proportion de vapeur d’eau est moins dense qu’une masse d’air en contenant peu. Ce qui peut être suffisant pour déclencher son soulèvement et la formation d’une dépression, sans la présence d’une différence de température.

Pour caractériser les déplacements ascendants de l’air qui accompagnent une dépression thermique, on parle de convection. Lorsque ces déplacements sont limités et ne sont pas accompagnés de nuage, on a affaire à des cheminées ascendantes encore nommées « thermiques ». Leurs vitesses verticales peuvent atteindre plusieurs mètres par seconde, leurs diamètres horizontaux quelques centaines de mètres et leurs sommets dépassent rarement deux kilomètres de hauteur. On les devine en observant les oiseaux ou les planeurs qui profitent de leur présence pour se maintenir en l’air, parfois pendant plusieurs heures.

L’effet des dépressions thermiques de petite échelle peut aussi être illustré par le phénomène de brise (brise de terre, de mer, de lac, de pente, de vallée…) qui se développe dans les régions de fort contraste de température. C’est le cas des brises de mer et de terre. Pendant une journée ensoleillée, sur la côte, en raison de la capacité thermique des sols, l’échauffement solaire est rapide et provoque un allégement de l’air accompagné d’une diminution de la pression atmosphérique. Au-dessus de la mer, le réchauffement est plus lent, l’air est plus dense et la pression plus forte. Cette différence de pression engendre, près du sol, un vent venant de la mer. Au-dessus des terres l’air plus chaud monte et peut donner naissance à des nuages alignés le long de la côte, pendant qu’au-dessus de la mer, l’air plus froid et plus dense descend. En revanche, la nuit, la terre se refroidit plus vite que la mer, les faibles pressions sont alors observées au-dessus de la surface marine, la boucle de circulation de l’air s’inverse : c’est la brise de terre. Des nuages peuvent alors se former au-dessus de la mer.

Brise de mer et brise de terre

Dessin : Brise de mer et brise de terre

Sur la côte, pendant les journées ensoleillées, les sols se réchauffent rapidement. L'air qui les surplombe devient alors moins dense et tend à s'élever. Il est aussitôt remplacé par de l'air plus froid et plus dense qui vient de l'océan. Ainsi, en surface le vent souffle de la mer vers... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Les « cellules de Bénard » sont un autre exemple classique de mouvements convectifs se développant lors de la formation d’une dépression thermique. On peut facilement en observer en dehors de l’atmosphère, en faisant chauffer de l’eau dans une casserole. Répondant à la poussée d’Archimède, les parcelles liquides les plus légères montent et les plus denses descendent pour les remplacer. Une circulation se met ainsi en place et permet à la fois le réchauffement des couches supérieures et le refroidissement des couches les plus basses. À partir d’une certaine température, on observe une juxtaposition de cellules hexagonales identiques à celles des champs de nuages fréquemment observables depuis un avion ou un satellite.

Lorsque des nuages se forment au sommet des thermiques, on parle de « nuages convectifs ». Il s’agit alors de cumulus, de stratocumulus ou, dans les cas extrêmes, de cumulonimbus, des nuages susceptibles de donner naissance à des phénomènes extrêmement violents comme des averses, des orages, de la grêle ou des tornades. Dans ces nuages, une rotation de l’air ascendant peut être initiée par effet dynamique lorsque l’environnement présente un fort cisaillement vertical du vent horizontal. On parle alors de mésocyclone, une zone dont le diamètre horizontal peut atteindre de 15 à 20 kilomètres. Son observation est un indice important du risque de déclenchement de tornades, des phénomènes extrêmement destructeurs associés à une forte dépression interne et accompagnés de vent pouvant dépasser 200 voire 300 km/h.

À plus grande échelle, on observe une zone importante de basse pression près de l’équateur, dans la « zone de convergence intertropicale » (ZCIT) où le rayonnement solaire est particulièrement intense. Cette région est le siège permanent de plusieurs centaines d’orages et de pluies abondantes. Elle se déplace avec les saisons, vers le nord pendant l’été boréal, vers le sud lors de l’été austral, en suivant l’intensité du rayonnement solaire absorbé par la surface de la planète.

Les terres ayant une capacité thermique plus faible que les mers et les océans, elles absorbent et restituent la chaleur plus rapidement, si bien qu’elles sont plus chaudes en été, et plus froides en hiver, que les surfaces maritimes. On peut ainsi observer que l’été des zones de basses pressions plus ou moins stationnaires se développent sur les continents : péninsule Ibérique, Australie, Inde, Asie… C’est le cas en particulier des dépressions de mousson qui sont associées à des pluies particulièrement intenses pouvant durer plusieurs mois et fournir des hauteurs annuelles de pluies dépassant dix mètres à certains endroits. En revanche, la dépression qui apparaît en été sur le Sahara donne rarement naissance à des pluies importantes car, en raison de la circulation générale de l’atmosphère (cellule de Hadley), elle s’efface rapidement avec l’altitude et laisse la place à un anticyclone au-dessus de 3 000 mètres.

Pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer

Photographie : Pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer

Les données présentées sur ces deux planisphères représentent une moyenne réalisée sur une période de 15 ans. La figure a correspond à la période juin-juillet-août et la figure b à la période décembre-janvier-février. Les lettres D mettent en évidence les principaux centres... 

Crédits : J.-P. Chalon d'après William M. Connolly

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En hiver, les sols sont rapidement refroidis et ce sont au contraire de fortes pressions (anticyclones) qui occupent le plus fréquemment ces mêmes régions, alors que les dépressions prennent plutôt naissance au-dessus des océans.

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Brise de mer et brise de terre

Brise de mer et brise de terre
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer

Pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer
Crédits : J.-P. Chalon d'après William M. Connolly

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Le typhon Phanfone, 2014

Le typhon Phanfone, 2014
Crédits : Goddard Space Flight Center/ NASA

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Effet de fœhn

Effet de fœhn
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Jean-Pierre CHALON, « DÉPRESSION, météorologie », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 25 novembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/depression-meteorologie/