MASSES D'AIR

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Formation et évolution des masses d'air

On distingue a priori deux principaux types de masse d'air : l'air polaire refroidi au voisinage des pôles par un processus de rayonnement et l'air réchauffé entre les tropiques par un processus de convection.

La circulation atmosphérique équatoriale

Photographie : La circulation atmosphérique équatoriale

À l'équateur, bien souligné sur cette vue satellitaire par une bande de végétation luxuriante surmontée de nuages, les masses d'air chaud, qui s'élèvent, condensent leur humidité sous forme de pluies. En altitude, ces masses d'air sec se dirigent vers les pôles, mais, freinées par la... 

Crédits : 2001 EUMETSAT

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Ces deux types d'air mis en mouvement par suite du champ de pression évoluent au cours de leur migration, d'une part en raison de l'influence de la surface sous-jacente, d'autre part du fait du mélange progressif qui se produit au sein des tourbillons engendrés notamment le long du front polaire et que l'on dénomme plus couramment dépression extratropicale ; ce processus de mélange est à l'origine des transferts de chaleur entre régions polaires et régions équatoriales, transferts sans lesquels les températures extrêmes enregistrées seraient beaucoup plus basses aux pôles et beaucoup plus élevées à l'équateur.

Formation de l'air polaire et de l'air tropical

L'absence de rayonnement solaire pendant la nuit polaire et le rayonnement propre du sol souvent couvert de neige ou de glace amènent dans les régions arctiques un refroidissement intense dans les basses couches de l'atmosphère, et il se forme sur ces régions une calotte d'air très froid qui, du fait de sa forte densité, tend à s'étaler horizontalement vers les régions tempérées. Simultanément, l'air plus chaud des régions tempérées se trouve soulevé et vient prendre la place de l'air froid en cours d'étalement.

Mouvements de l'air froid et de l'air chaud

Dessin : Mouvements de l'air froid et de l'air chaud

Étalement de l'air froid dû à l'effet de la pesanteur et mouvement compensateur de l'air chaud 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Les grands anticyclones stationnaires qui se forment soit dans les régions polaires, soit pendant l'hiver boréal sur le continent asiatique sont évidemment des sources de masse d'air polaire froid et sec. La température pseudo-potentielle peut atteindre − 10 à − 15 0C près du sol ; elle croît avec l'altitude.

Anticyclone stationnaire

Dessin : Anticyclone stationnaire

Anticyclone stationnaire 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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À l'inverse, les anticyclones stationnaires tropicaux qui ceinturent le globe de part et d'autre de l'équateur sont une source permanente d'air tropical chaud et humide du fait de la longue stagnation de cet air sur des surfaces océaniques et de son brassage vertical dû à son réchauffement par la base (température pseudopotentielle de l'ordre de 20 0C).

Mouvement des masses d'air. Naissance des perturbations

La simple action de la pesanteur entraîne donc un mouvement de l'air froid vers l'équateur et un soulèvement de l'air plus chaud, dirigé vers les latitudes supérieures. Il faut noter, d'autre part, qu'une masse d'air parvenant sur une surface plus chaude que celle où elle évoluait précédemment devient instable, et inversement.

La rotation de la Terre fait intervenir un effet complémentaire dans la circulation des masses d'air. En effet, cette rotation donne naissance, pour tout mobile se déplaçant par rapport à la surface terrestre, à une force dite de Coriolis qui tend à le dévier de sa trajectoire initiale, vers la droite dans l'hémisphère Nord et vers la gauche dans l'hémisphère Sud. Les masses d'air froid se dirigeant vers le sud tendent donc à s'orienter vers l'ouest et les masses d'air plus chaud remontant vers les pôles tendent à s'orienter vers l'est.

Par suite d'une influence due au relief, ou à une poussée plus forte de l'air froid dévalant des régions polaires, la limite séparant l'air chaud et l'air froid se déforme et c'est alors que s'amorce un mouvement tourbillonnaire qui conduit le plus souvent au développement d'une dépression associée à une ondulation du front polaire formée d'un front froid et d'un front chaud (cf. dépressions (météorologie), front [météorologie]).

Front polaire et formation d'une dépression

Diaporama : Front polaire et formation d'une dépression

front polaire quasi stationnaire (a) et formation d'une dépression sur le front polaire (b) 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Une partie de l'air froid pénètre dans les régions tempérées en se réchauffant sur les océans ; elle devient par suite instable et se mélange à l'air tropical humide au sein de dépressions généralement mobiles et caractérisées par une forte nébulosité, des vents forts et des précipitations.

Une autre partie, poursuivant une trajectoire plus méridionale, contourne les anticyclones subtropicaux en continuant à se réchauffer et à s'humidifier. Après un parcours de plusieurs milliers de kilomètres d'ouest en est, ces masses d'air deviennent homogènes par suite de l'instabilité qui s'y développe, et il s'y forme des lignes d'orages ainsi que des dépressions tropicales pouvant évoluer en cyclones. Il faut noter toutefois que s'il se continentalise sous les tropiques, cet air, desséché par la base, est à l'origine des vents secs et chauds. Sur la face ouest des anticyclones tropicaux, une partie de l'air chaud et humide est repris dans le courant d'ouest et contribue à la formation des perturbations des régions tempérées, bouclant ainsi un cycle continu au cours duquel s'effectuent les importants transferts de chaleur et d'humidité qui entretiennent l'équilibre climatique de la Terre.

La figure 6 représente une invasion froide sur l'Atlantique Nord, et l'on remarque nettement la limite entre l'air polaire océanique en cours d'évolution et l'air chand des basses latitudes. Les deux masses d'air se mélangent en donnant une forte nébulosité dans la dépression centrée au large de l'Irlande. À l'arrière du front froid nettement marqué on distingue une plage blanche de forme triangulaire qui indique l'arrivée d'une autre masse d'air froid moins évoluée que la précedente.

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Diagramme adiabatique

Diagramme adiabatique
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Refroidissement d'une particule d'air ascendante

Refroidissement d'une particule d'air ascendante
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La circulation atmosphérique équatoriale

La circulation atmosphérique équatoriale
Crédits : 2001 EUMETSAT

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Mouvements de l'air froid et de l'air chaud

Mouvements de l'air froid et de l'air chaud
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  • : Département de la coopération technique à l'Office mondial de la météorologie, Genève, ingénieur général de la météorologie

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Pour citer l’article

Bernard GOSSET, « MASSES D'AIR », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 01 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/masses-d-air/