Mouvements Atmosphériques À Grande Échelle

Météo

Météorologie (Belliard-Salomon 1960)

VENT Voir aussi :

L'anémomètre    La direction du vent    L'échelle de beaufort    Le refroidissement éolien    Les points cardinaux

Le vent est de l'air en mouvement. Il ne s'agit plus du mouvement des molécules dans l'air, mais de translations d'ensemble qui se « surajoutent » à ce grouillement qui, rappelons-le, s'effectue à des vitesses égales à celles d'une balle de fusil.

Fig, 41 — Rosé des vents.

Fig. 42 a. — Té d'atterrissage. Fig. 42 b). — Manche à air. Fig. 42 c. — Girouette.

Fig. 43a. — Anémomètre à rotation.

Fïg. 43b. — Mesure de la vitesse du vent par l'anémomètre à main. (Archive photographiques de la Météorologie nationale).

Fis. 43c. — Girouette avec cadran à lecture directe.

DIRECTION DU VENT

La direction du vent est celle « d'où il vient ». Un vent d'est, par exemple, est un vent qui vient de l'Est. Cette direction est exprimée à l'aide de la rosé des vents (fig. 41).

L'appareil destiné à l'évaluer se nomme girouette. La girouette présente, suivant l'usage, des formes diverses (fig. 42).

En météorologie, elle est très souvent reliée à un appareil enregistreur (fig. 43).

INTENSITÉ Voir Aussi : L'échelle de beaufort

La vitesse du vent s'exprime en m/s, en km/h ou en nœuds. Cette vitesse peut s'évaluer à l'estime (voir partie pédagogique, échelle de Beaufort), ou à l'aide d'appareils spéciaux nommés anémomètres. Nous ne citerons que l'anémomètre à moulinet.

ANÉMOMÈTRE A MOULINET (fig. 44 et 44b).

Fig.- 44 — Anémomètre avec son cadran à lecture directe.

Fig. 44 b. — Enregistreur de la vitesse du vent.

Le vent met en mouvement un petit moulin à ailettes dont on enregistre la vitesse de rotation.

PARTICULE SYNOPTIQUE PARTICULE AÉROLOGIQUE

Nous avons vu que l'atmosphère est une mince pellicule d'air qui entoure le globe terrestre. Les mouvements généraux de l'atmosphère intéressant le globe seront pratiquement horizontaux.

Les particules d'air étudiées dans ce cas seront des particules synoptiques dont les dimensions horizontales seront fixées par l'écartement des postes météorologiques d'observations.

Pour ces particules synoptiques, les dimensions verticales sont très faibles par rapport à leurs dimensions horizontales. L'étude de la particule aérologique nous permettra de considérer les mouvements verticaux à faible échelle de l'atmosphère.

ÉCOULEMENT DE L'AIR

Si nous examinons les enregistrements donnés par un anémomètre sensible, nous distinguons 3 types de structure interne du vent :

— Le vent «laminaire» : vent régulier en force et en direction. Il se comporte comme s'il était composé de lames infiniment minces agissant les unes sur les autres (fig. 45).

Fig. 45.— Vent laminaire - L'enregistrement de l'anémomètre montre un vent régulier en force.

— Le vent « turbulent » : vent irrégulier en force et en direction dans de très courts intervalles de temps (quelques secondes) (frg. 46).

Fig, 46. — Vent turbulent - L'enregistrement de l'anémomètre présente des variations de vitesse de grande amplitude.

— Le type à « coups de vent » : vent également irrégulier en force et en direction, mais qui diffère du précédent par la période des rafales (une dizaine de minutes).

Fig. 47. — Coups de vent - Les perturbations sont à longues périodes.

VENT ET PRESSION ATMOSPHÉRIQUE

CARTES ISOBARES

Les cartes isobares sont des cartes "synoptiques" du temps c'est-à-dire des cartes sur lesquelles sont reportes les valeurs d'un même élément météorologique à une même heure d'observation.

Ramenons par le calcul toutes les pressions atmosphériques mesurées dans les postes d'observations météorologiques à la même température et au niveau de la mer. Portons ces valeurs corrigées sur des cartes.

 Réunissons par une ligne tous les points d'égale pression. Nous obtenons des isobares peu sinueuses, ressemblant comme les isothermes (courbes réunissant réunissant les mêmes températures) aux courbes de niveau des cartes orographiques (fig. 48, 48 a, 48 b, 48 c).

Fig. 48, — Isobares.

Fig. 48 a. — Représentation plane de la surface isobarique 710 mb. Cette surface est coupée par des plans horizontaux équidistants de 40 m de l'altitude 2840 a l'altitude 3180 m. Le plan de coupe 3000 m est représenté sur la fig. 48 b.

Fig. 48 b. — Carte des pressions à l'altitude 3000 m

Fig. 48 c. — Carte des altitudes où la pression est partout la même (710 mb).

Lorsque les isobares se resserrent, le relief barométrique est accentué et l'écoulement atmosphérique devient rapide. Lorsqu'elles s'écartent les masses d'air ne se déplacent que lentement. Les différences de pression produisent les mouvements atmosphériques horizontaux.

Pressions et vents sont liés si étroitement que l'examen d'une carte d'isobares permet de déterminer la direction et la vitesse du vent. Ces deux éléments dépendent de trois forces essentielles. Étudions-les sommairement.

FORCES QUI DÉTERMINENT LA DIRECTION ET LA VITESSE DU VENT

FORCE DE PRESSION, — Cette force est dirigée des hautes vers les basses pressions. Elle est d'autant plus intense que les isobares sont plus serrées (Fig. 49).

Fig. 49. — Force de pression.

FORCE DE CORIOLIS. — Le mouvement de rotation de la terre détermine sur tout corps en mouvement à la surface du globe une force perpendiculaire à sa vitesse de déplacement. Elle est dirigée vers la droite dans l'hémisphère Nord (fig. 50, 50 bis), vers la gauche dans l'hémisphère Sud.

Fie. 50. — Force de Coriolis.    Fig, 50 bis, — Valeur de la force de Coriolis en A, C = 2ω x sinus Φ

Cette force peut être calculée grâce à la formule
(Cette formule n'est donnée que pour faire comprendre que C va croissant de l'équateur au pôle.) :

C = 2ω x sinus Φ;
ω = vitesse angulaire de rotation de la terre ;
V = vitesse du mobile ;
Φ = latitude.

La force de Coriolis est donc nulle à l'équateur (si ω = 0) et maximum au pôle (sin Φ = 1).

FORCE DE FROTTEMENT. — L'écoulement de l'air est freiné dans les basses couches par frottement sur la surface terrestre. La force opposée à la vitesse du vent, due à ce contact, s'annule entre 500 et 1000 mètres.
L'air s'écoule en subissant l'action de ces trois forces.

Les vents étant déviés vers la droite dans notre hémisphère, ils tendent à souffler suivant les isobares.

En 1860, Buys-Ballot, météorologue hollandais, a énoncé la règle suivante:

LOI DE BUYS-BALLOT

Un observateur, dos au vent, a les hautes pressions à sa droite, un peu en arrière, et les basses pressions à sa gauche, un peu en avant.

On peut dire aussi :

Le vent tourne autour des centres de hautes pressions (anticyclones) dans le sens des aiguilles d'une montre et en sens inverse autour des centres de basses pressions (dépressions). Dans l'hémisphère sud, cette règle est inversée (fig. 51).

Fin, 51. — Le vent tourne autour des centres de hautes pressions (anticyclones) dans le sens des aiguilles d'une montre et en sens inverse autour des centres de pressions (cyclones) dans l'hémisphère nord. Dans l'hémisphère sud, cette règle est inversée.

CIRCULATION GÉNÉRALE DE L'ATMOSPHÈRE

Les vents ont pour origine des différences de températures qui engendrent des différences de densités. L'air chaud s'élève dans l'atmosphère, créant dans les basses couches un appel d'air plus froid.

Les masses d'air situées dans les régions polaires sont froides ; les masses d'air équatorial sont chaudes. L'air polaire dense se concentre près de la surface de la terre alors que l'air équatorial, plus léger, s'élève.

Si la terre restait immobile (fig. 52), l'air des couches supérieures se déplacerait depuis l'équateur, zone de haute pression, vers les pôles, zones de basse pression. L'inverse se produirait dans les couches d'air voisines du sol.
Le globe tournant sur lui-même autour de son axe des pôles, la force de Coriolis intervient. Son intensité croît de l'équateur (où elle est nulle) au pôle.

Fig. 52. — Comment on pourrait concevoir la circulation générale de l'atmosphère si la terre restait immobile.

L'air, partant de l'équateur, ne s'écoule plus suivant les méridiens. Il est dévié progressivement vers l'Est.

D'autre part, l'espace dans lequel il se meut diminue à mesure qu'il s'éloigne de l'équateur. Toutes ces raisons font que, vers le 30° degré de latitude, il subit une telle augmentation de pression, qu'il est obligé de redescendre vers la surface de la terre.

Il ne s'agit là que d'une des théories tendant à expliquer la circulation générale de l'atmosphère qui reste encore l'un des problèmes majeurs de la météorologie.

CEINTURES DE PRESSIONS

Ces faits sont confirmés par le tracé des cartes de pressions moyennes. Ces cartes sont établies en considérant les moyennes de pression pendant un certain laps de temps et en négligeant les inégalités produites par la présence des continents et des mers.

Sur la figure 53, nous voyons l'existence de deux ceintures subtropicales centrées aux environs des 30° de latitude Nord et Sud et de deux calottes polaires qui sont le siège de hautes pressions.

Fig. 53. — Déviation des courants sous l'influence de là rotation de la terre.

Au trentième degré de latitude, une partie de cet air, qui arrive à la surface de la terre, retourne vers l'équateur en étant déviée vers la droite dans l'hémisphère Nord et l'autre partie

continue à se déplacer vers les pôles, en étant également déviée vers la droite. Les vents qui retournent vers l'équateur portent le nom d'alizés.

RUPTURE DES CEINTURES DE PRESSIONS

Un autre facteur intervient alors vers le trentième degré de latitude. C'est l'action thermique des terres émergées et des océans, qui crée une rupture des ceintures de pressions. En effet, l'eau et les terres ont des propriétés calorifiques très différentes. En été les ceintures de hautes pressions subtropicales s'affaiblissent sur les continents et en hiver sur les océans.

ÉTÉ. — Ce fractionnement provoque dans l'hémisphère Nord :

— un anticyclone (zone de hautes pressions) sur l'Atlantique Nord ;
— et un anticyclone sur le Pacifique Nord (Fig, 54).

Fig. 54. — Carte d'isobares moyennes en été boréal.

On peut remarquer que dans l'hémisphère Sud, la faible proportion des continents rend la circulation plus régulière.

HIVER. — Dans l'hémisphère Sud, ce fractionnement détermine 3 anticyclones situés:

— l'un sur le Pacifique Sud ; — l'autre sur l'Atlantique Sud ;
— le troisième sur l'Océan Indien (Fig. 55).

Fig. 55. — Carie d'isobares moyennes en hiver boréal.

Dans l'hémisphère Nord, les hautes pressions s'établissent surtout sur les continents et les anticyclones de l'Atlantique et du Pacifique deviennent secondaires.

Ces vastes domaines d'anticyclones et de basses pressions, dont la position sur le globe reste sensiblement la même d'un jour à l'autre, jouent un rôle capital dans l'écoulement des masses fluides.

On les appelle des centres d'action (fig. 56). D'autres zones dépressionnaires ou anticycloniques (fig. 57) peuvent être animées d'une vitesse V = à la vitesse v' du courant d'entraînement.

Fis- 56. — Répartition des centres d'action sur le globe.

Fig. 57. — Circulation autour des centres d'action fixes. Les perturbations mobiles et évolutives tournent autour des centres d'action.

La régularité des courants est, sur certaines parties du. globe, masquée par le passage des perturbations commandées par les centres d'action. Ces perturbations naissent à la surface de contact des masses d'air que la circulation pousse l'une vers l'autre.

Sur nos régions par exemple, arrivent de l'Atlantique des perturbations qui naissent, se développent et disparaissent, apportant avec elles nuages et pluies (fig. 58).

Fig. 58 — Les deux centres d'action (Açores. Islande) commandent en général ia situation météorologique sur notre pays.

VENTS LOCAUX ET RÉGIONAUX

MISTRAL. — Le Mistral est un vent du Nord qui s'engouffre dans la vallée du Rhône. Sa vitesse s'accroît considérablement dans les passages resserrés (fig. 59).

Fig. 59. — Vent du type Mistral. Resserre ment de la vallée : a) en plan ; b) en coupe.

La situation isobarique qui donne naissance au Mistral (fig. 60) est une dépression au Sud des Alpes et un anticyclone situé entre les Açores et le golfe de Gascogne ou le Massif Central. Sa vitesse en altitude atteint et dépasse même parfois 100 km/h.

Fig. 60. — Mistral

TRAMONTANE (1) — AUTAN (2). — Les situations isobariques qui expliquent ces vents sont représentées sur les figures 61, 62 et 63.

Nous constatons que la Tramontane est un vent qui souffle sur le Roussillon.

L'Autan souffle sur le Haut-Languedoc. Il est appelé :

Autan blanc s'il est causé par un anticyclone centré sur l'Europe centrale ou le Nord de la France : c'est alors un vent sec.

Autan noir s'il est déterminé par Une dépression située au sud du golfe de Gascogne ou dans le golfe; c'est alors un vent humide qui apporte la pluie.

BRISE DE MER — BRISE DE TERRE

Le soleil chauffe plus vite les terres émergées que les mers. L'air, au contact du sol chaud, se dilate et pousse en altitude les surfaces isobares : p1, p2, p3.

Au bout d'un certain temps, une pente de pression allant de la terre vers la mer s organise. Des courants supérieurs s'établissent dans le sens indiqué par la figure 64.

Fig. 64. — Brise de mer et brise de terre.

La pression sur la mer s'accroît du poids des masses d'air nouvellement arrivées, alors que la pression dans les basses couches sur la terre diminue.

Au niveau de la mer un courant s'engage, allant des hautes pressions vers les basses pressions : c'est la brise de mer. La nuit, le phénomène inverse se produit.

PERTURBATIONS - MASSES D'AIR ET FRONTS

Les perturbations sont à peu près construites de la même façon et elles ont toutes le même cycle de vie. On les appelle des systèmes. Nous dirons systèmes dépressionnaires si l'on considère la dépression qui les accompagne, et systèmes nuageux si l'on envisage les condensations dont elles sont le siège.

MASSES D'AIR. — La notion de masse d'air est une acquisition fondamentale de la météorologie moderne. C'est sur elle que reposent toutes les conceptions actuelles concernant l'analyse et la prévision du temps.

QU'EST-CE QU'UNE MASSE D'AIR ? — Certaines réglons du globe, dont la superficie peut atteindre plusieurs milliers de km2 subissent les mêmes conditions météorologiques. L'air en contact avec ces régions acquiert les caractéristiques de la surface sur laquelle il repose.

C'est ainsi que sont réparties autour du globe des masses d'air distinctes les unes des autres par leur température et leur humidité. Ces masses d'air se déplacent, entrent en contact avec d'autres masses d'air, se transforment jusqu'au moment où elles arrivent à perdre leur caractéristique propre.

Pour donner un ordre de grandeur, nous dirons que ces masses d'air peuvent se déplacer à une vitesse moyenne de 40 à 50 km/h pendant deux ou trois jours, en conservant les qualités qu'elles avaient à leur source, mais qu'au-delà de six jours elles sont rarement Méconnaissables.

CLASSIFICATION ET PROPRIÉTÉS DES MASSES D'AIR

Les masses d'air sont classées d'après leur lieu d'origine et d'après leur température.

On distingue :

a) les masses d'air arctique ;
b) les masses d'air polaire ;
c) les masses d'air tropical ; d) les masses d'air équatorial.

Ces masses d'air se déplacent et par suite de leur trajectoire elles prennent des caractères bien différents. Ainsi une masse d'air qui se déplace sur mer devient plus humide ; par contre, elle s'assèche après un long trajet continental ; d'où les notions d'air continental sec ou maritime humide.

Si ces masses d'air se déplacent sur un sol (continent ou océan) plus chaud, elles se réchauffent par leur base et deviennent instables. Inversement, si elles se déplacent sur un sol plus froid, elles se refroidissent par leur base et se stabilisent, d'où les notions d'air chaud et froid.

Nous dirons qu'une masse d'air est chaude si elle est plus chaude que le sol sur lequel elle se déplace.

Nous dirons qu'une masse d'air est froide si elle est plus froide que le sol sur lequel elle se déplace.

Air arctique

Air très stable et très froid qui séjourne dans les régions arctiques. Lorsque cet air se déplace vers le sud, sa stabilité diminue par suite du réchauffement sur un sol plus chaud.

Air polaire

On appelle « Air polaire» l'air originaire des très hautes latitudes, qui descend parfois jusqu'aux latitudes moyennes. Cet air est, à l'origine, très froid. Il se réchauffe par la base en se déplaçant vers le Sud et devient de plus en plus instable, puisque l'air chaud, en s'élevant, a créé des courants ascendants qui vont favoriser le développement des nuages à développement vertical, tels que les cumulus et les cumulonimbus.

Air tropical

On appelle « Air tropical» l'air originaire des latitudes tropicales qui remonte jusqu'aux latitudes élevées. Cet air va se refroidir par la base, puisque sa route ramène à passer sur des régions où la température en surface est de plus en plus basse. S'il est humide, il donnera donc naissance à des nuages stratiformes, tels que stratus, altostratus et a des brouillards. On dit qu'il y a stabilité.

Nous venons de voir les déplacements des masses d'air polaires et tropicales. Que se passe-t-il lorsque ces masses d'air se rencontrent ?

FRONTS

Les différentes masses d'air que nous venons d'étudier n'ont pas la même densité ; elles se déplacent à des vitesses différentes et finissent par entrer en contact. L'expérience montre qu'elles ne se mélangent pas mais entrent en conflit.

La surface qui joue le rôle de séparation entre les deux masses d'air porte le nom de « surface frontale » (Fig. 65).

Fig, 65. — Surface frontale

Si un avion traverse cette surface frontale, le pilote constate des changements très nets dans les caractéristiques de l'air du point de vue température, humidité, vent, météores...

Cette surface frontale descend jusqu'au sol. Sa trace sur celui-ci s'appelle «front». C'est la seule ligne qui peut être représentée sur les cartes météorologiques.

FRONT CHAUD

Lorsqu'une masse d'air chaud se déplace plus vite qu'une masse d'air froid voisine, la masse d'air chaud plus légère s'élève le long de la masse d'air froid en la repoussant devant elle (Fig. 66).

Fig. 66. — Surface de front chaud.

Cette surface de discontinuité a une pente (surface de front chaud) de l'ordre de 1/100 à 1/1000 et son épaisseur au sol (front chaud) peut atteindre plusieurs kilomètres.

FRONT FROID

Lorsqu'une masse d'air froid se déplace en direction d'une masse d'air chaud et rattrape celle-ci, on constate que l'air froid plus dense, se glisse sous l'air chaud. La surface prend la forme d'un coin exerçant une poussée sur l'air chaud qu'il rejette en altitude.

La trace au solde cette surface de front froid a une épaisseur très variable, mais dépasse rarement une centaine de mètres : elle constitue le front froid (Fig. 67).

Fig. 67. — Surface de front froid.

LES PERTURBATIONS

Si nous considérons l'ensemble de l'hémisphère Nord, par exemple, nous constatons que l'air tropical est séparé de l'air polaire par une surface frontale, dont l'intersection avec le sol a reçu le nom de front polaire (Fig. 68).

Fig. 68. — Front polaire.

II se produit parfois une poussée d'air chaud en direction du pôle. Cette langue d'air chaud entourée d'air froid crée une dépression au sol (Fig, 69 a).

Les vents suivent alors la loi de Buys-Ballot. Le front polaire se déforme donnant naissance à une ondulation qui s'amplifie. La partie AD est poussée par un air chaud et la partie BD par un air froid (Fig, 69 b). L'évolution normale de cette dépression est schématisée par la Fig. 69.

AD forme le front chaud, BD le front froid. L'ensemble des deux fronts constitue la perturbation.

Fig. 69. — Schémas de la vie d'une perturbation.

Fig. 70. — Masse d'air chaud située entre deux masses d'air froid

A sa naissance, la perturbation est très active. Elle offre un secteur chaud important (Fig, 69 b). Ensuite le front froid se déplace p]us rapidement que le front chaud. Il le rejoint. La partie 00' dans laquelle le front froid a rattrapé le front chaud s'appelle front occlus (Fig. 69 et 71).

Fig. 71 — Occlusion à caractère de front froid.

FRONT OCCLUS - REMARQUES

L'air chaud, arrivé au stade de l'occlusion, se trouve rejeté en hauteur. Deux cas peuvent alors se présenter :
a) Si l'air polaire postérieur est plus froid que l'air polaire antérieur, on a un front occlus à caractère de front froid (Fig. 71).

A) Si s'est l'inverse, on a un front occlus à caractère de front chaud (Fig. 72).

Fig. 72. — Occlusion à caractère de front chaud.

LES NUAGES LIÉS AUX FRONTS

a) Front chaud.

L'air chaud s'élevant au-dessus de l'air froid donne naissance à des formations nuageuses limitées par la surface du front chaud, et qui s'étagent du cirrus au nimbostratus (Fig. 73).

Fig. 73. — Nuages associés à un front chaud.

On retrouve sur la figure le système nuageux étudié dans la section Les Nuages.

b) Front froid.

L air froid projette avec force l'air chaud verticalement, étant donné la pente de la surface frontale. De puissantes masses nuageuses (Fig. 74) se développent en hauteur donnant souvent naissance à de gros cumulus ou à des cumulonimbus. Le passage des cumulonimbus s'accompagne très souvent d'orage : c'est ce que l'on appelle le « grain ». Le front froid (trace sur le sol) est souvent appelé à cause de cela » ligne de grains ».

Fig. 74. — Nuages associés à un front froid.

c) Front occlus.

Comme nous le voyons sur les Fig. 75 et 75 bis, les nuages accompagnant le front occlus sont des nuages de front chaud et de front froid combinés.

Fig. 75. — Nuages de front occlus à caractère de front chaud.

Fig. 75 bis. — Nuages de front occlus à caractère de front froid.

Vue: perspective d'une occlusion.

PRÉVISIONS MÉTÉOROLOGIQUES

Que possède le prévisionniste pour exécuter son travail ?

a) Des données statiques. — Les différentes cartes et diagrammes lui donnent l'état initial de l'atmosphère dans un temps très court et sur des régions très étendues.

b) Des données dynamiques. — Ces dernières lui sont fournies grâce à la succession des cartes et diagrammes établis à des temps t et ti (intervalles réguliers). Elles lui permettent de suivre l'évolution des phénomènes.

Avec l'aide de ces données, le prévisionniste devra déterminer le champ de pression prévu, la circulation des perturbations autour des centres d'action, l'évolution de ces perturbations, en tenant compte évidemment de la transformation interne possible de ces perturbations.

Ces prévisions exigent une grande pratique et une connaissance parfaite du comportement de l'atmosphère.

Il existe trois sortes de prévisions :

- 1) la prévision du temps à courte échéance ;
- 2) la prévision à moyenne échéance ;
- 3) la prévision à longue échéance.

La marge d'incertitude croît au fur et à mesure que l'on s'éïoigne de l'étal initial.

Pour les prévisions à longue échéance on peut employer plusieurs méthodes. La méthode dite « méthode des analogies » est basée sur la recherche, dans le passé, d'évolutions ayant amené des phénomènes semblables à ceux existant actuellement.

La «méthode des singularités » consiste à comparer les diagrammes des jours ou des semaines précédents, avec les courbes moyennes des mêmes facteurs portant sur 75 ans. Un certain « rythme dans le retour du chaud et du froid, du sec et de l'humide », semble en effet exister. On cherche donc à déterminer les décalages dans !e temps des périodes en question.

D'autres méthodes assez voisines restent basées sur les rythmes naturels du temps.

APPLICATIONS PÉDAGOGIQUES

MOUVEMENTS DE L'ATMOSPHÈRE

Deux sections ayant déjà été étudiés, il nous semble inutile, parfois, de nous répéter, car nous savons que le maître voit déjà dans quel sens orienter son enseignement.

D'autre part, en matière de mouvements généraux de l'atmosphère, nous croyons que, dans la plupart des cas, la maturation nécessaire à la compréhension globale des faits météorologiques, concernant cette partie, est insuffisante au niveau école primaire. Nous laissons donc au maître la délicate décision d'aborder ou non ce sujet.

BUTS DE CETTE SECTION

Donner à l'enfant :

— la notion de perpétuel recommencement dans les mouvements de l'atmosphère ;

— une conception nette du vent et des différentes manières de se renseigner sur lui, ainsi que la notion de vitesse moyenne et de vitesse instantanée ;

— une idée de l'importance du vent par le très grand nombre de ses effets utiles ou nuisibles ;

— un aperçu de l'étendue des mouvements horizontaux atmosphériques, par rapport aux mouvements verticaux.

Cette section concerne que les mouvements horizontaux de l'atmosphère.

MATÉRIEL

Boussole - Chronomètre - Brins d'herbe - Papier millimétré - Cartes de France, cartes d'Europe, si possible, tracées à l'avance (matériel facultatif).

CONSTRUCTION D'APPAREILS :

— MOULINET (voir fig. 76).

Fig. 76 Moulinet.

Se servir d'un carré de papier de 12 cm de côté, environ.

Découper incomplètement les diagonales.

Rabattre une pointe sur deux vers le milieu.

Piquer une épingle au centre et fixer le tout sur une baguette.

- ANÉMOMÈTRE RUSTIQUE (voir fig. 77).

Fig. 71. — Anémomètre rustique.

La construction de cet appareil est simple, mais il faudra l'étalonner à la station météorologique par comparaison avec un anémomètre contrôlé.

THÉODOLITE RUSTIQUE (voir fig. 24).

À l'échelon école primaire, le disque vertical ne représente qu'un support de lunette et, par conséquent, n'a pas besoin d'être gradué.

GIROUETTE

On peut construire une girouette de différentes manières :

1. - Manche à air. — Tronc de cône en mousseline de soie fixé sur un cercle, lui-même adapté à un support tournant librement sur un axe vertical.

2. - Hélice verticale montée sur un support.

3. - Flèche en équilibre sur un support. La queue de la flèche doit offrir une grande surface au vent (fig. 78).

Fig. 78. — Girouette: rustique.

EXPÉRIENCES

— Mettre un anémomètre au ras du sol, un autre à environ 3 mètres de hauteur, un troisième plus haut encore, à une dizaine de mètres.

Conclusion. — La vitesse du vent croît rapidement avec l'altitude.

— Par vent irrégulier, mettre un anémomètre dans un endroit exposé. Observer.

Conclusion. — Le vent n'est pas toujours régulier ; il existe des « coups de Vent » ou rafales.

— Lâcher un ballonnet (même de vitesse ascensionnelle non connue) et constater à l'œil nu ou avec un théodolite rustique, les changements de direction du vent en altitude.

— Mettre des moulinets en papier dans différents endroits, dans la cour de l'école et aux alentours. Observer qu'il y a des moulinets qui tournent lentement et d'autres très vite.

Conclusion. — La vitesse du veut au sol n'est pas partout la même.

OBSERVATIONS

— Toutes les observations indiquées dans les livres ordinaires en usage dans la classe, et tendant à prouver la réalité du vent et des mouvements horizontaux de l'atmosphère, seront d'un intérêt certain. Nous rappelons cependant que l'on peut :

— Observer les fumées, les nuages qui se déplacent. Ce qui provoque ces mouvements, c'est le vent.

Conclusion. — L'observation des fumées et des nuages nous donnera des indications sur le Vent.

— Observer une « éolienne » (pompe à eau, mue par une hélice qui tourne par la force du vent) :
— fonctionne-t-elle sans arrêt ?
— quel est son moteur ?
— peut-on être sûr qu'à un moment ou à un autre, elle recommencera à fonctionner ? pourquoi ?

Conclusion. — Le vent a soufflé ou soufflera sûrement, mais par intermittence.

— Observer la direction du vent avec le doigt mouillé levé ou à l'aide de quelques brins d'herbe lâchés quand on tient le bras en l'air.

— À l'aide d'une girouette, constater que le vent change de direction (dans le temps et dans un même lieu).

— À l'aide d'une manche à air, constater que la force du vent varie (selon que la manche à air est plus ou moins horizontale).

— Au cours d'une sortie, observer, d'après les poussières, les fumées, les feuilles mortes,... les lieux où l'écoulement de l'air se fart sans à-coups et ceux, par contre, où les menues choses transportées ou déplacées par le vent, le sont sans direction définie, ou bien en tourbillons.

Conclusion. — Idée de deux sortes de vents bien distinctes : Vent laminaire ; vent turbulent.

— Tracer au tableau une circonférence de 1 mètre de diamètre, de façon que le trait de craie n'ait que 2 à 3 mm d'épaisseur. Cette ligne représente à peu près l'épaisseur de l'atmosphère, par rapport au diamètre de la terre.

Observer qu'étant donné la minceur de la pellicule atmosphérique par rapport à son étendue, les mouvements atmosphériques horizontaux prennent beaucoup plus d'importance que les mouvements verticaux.

— Observer que si les mouvements verticaux pouvaient se faire jusqu'aux extrêmes limites de l'atmosphère actuellement utilisable, cela ne représenterait guère qu'une centaine de kilomètres, alors que des vents (mouvements horizontaux) peuvent circuler sur des milliers de kilomètres.

EXERCICES

— Relevé quotidien ou biquotidien de la vitesse et de la direction moyennes du vent, (anémomètre; boussole ou girouette)

— Report des données des instruments sur graphique. On emploiera pour cela les signes ci-dessous :

Vent calme	Vent S. W. force 3	Vent N. force 6

Le vent s'indique par une demi-droite aboutissant à la station (en l'occurrence l'école) et tracée suivant la direction d'où vient le vent.

Une barbuie correspond à 2 degrés de l'échelle de Beaufort ; une demi-barbule à 1 degré. On peut grouper les renseignements et indiquer la nébulosité dans le cercle.

— Établissement d'un diagramme des vents pour une période donnée.

— Calcul, pour chaque vent, de sa fréquence et de sa vitesse moyennes ; observations portant sur une durée d'un mois ou d'une saison, par exemple (Microclimat).

— Report de ces données sur une rosé des vents un peu spéciale : fig. 79

— Chaque branche correspondra à un vent observé localement (vent du Nord, d'Ouest, de Sud-Ouest...).

— L'épaisseur de chaque branche symbolisera l'intensité moyenne. Par exemple, on pourra se référer à l'échelle de Beaufort, I mm correspondant à un numéro de l'échelle.

Fig. 79. — Rosé des vents donnant la fréquence et la vitesse moyenne du vent pour un mois.

— La longueur de chaque branche correspondra à la fréquence du vent.

— Étude du vent :

— Comparaison entre la direction des nuages et celle du vent au sol : on peut monter la girouette de l'école sur un ensemble comme indiqué sur la figure 80.

Fig. 80. — L'enfant observe les nuages et s'apprête à orienter son appareil.

— On peut aussi suivre au théodolite un ballonnet possédant une vitesse ascensionnelle minime.

Un enfant lâche le ballonnet. Un autre le suit avec la lunette du théodolite. La direction initiale du bâtonnet est indiquée dès le départ par l'index, sur !a rosé des vents du disque horizontal. (voir fig. 24)

— Établir un tableau en notant : 1 ° la direction du vent au sol ;

2° la direction du vent après la 1re minute, après la 2e minute, après la 3e,...

— Acquérir la notion d'amplitude des rafales en chronométrant l'écart de temps entre un minimum et un maximum se suivant. On se réfèrera aux données d'un anémomètre.

— Noter par quel type de temps on constate la plus forte turbulence.

— S'entraîner à évaluer à l'estime la force du vent, en se référant à l'échelle de Beaufort : les débutants ont trop souvent tendance à donner des évaluations excessives.

—Évaluation de la vitesse du vent à l'estime. Comparaisons avec les données anémométriques.

— Notation de la vitesse et de la direction moyennes journalières du vent pour compléter les cartes du temps.

— Se procurer si possible des cartes isobariques. En montrer aux enfants.

Demander à la station météorologique les pressions pour une certaine journée. Report de ces données sur des cartes prévues à l'avance et initiation au tracé d'isobares.

ENQUÊTES

— Chercher des rapprochements entre les observations faites sur le vent (direction, force et turbulence) et le comportement des modèles réduits.

— Chercher, dans la région, des endroits :

1 - où le vent s'avère utile, voire nécessaire ;
2 - où le vent a opéré des ravages.

— Trouver des cas précis, dans la région, où l'on est obligé de prendre des mesures préventives contre les effets du vent (air, terre ou mer).

— S'il existe, dans la région, une « éolienne », ou un moulin à vent, ou des voiliers... prendre le plus grand nombre de renseignements concernant les possibilités du vent du point de vue rendement de travail.

— Réunir, individuellement ou en enquête de groupe, des documents photographiques qui serviront à illustrer une échelle de Beaufort.

DISCUSSIONS

— De l'importance, pour la marine et pour l'aviation, des renseignements qui sont donnés sur le vent.
— Des effets utiles du vent.
— De ses effets nuisibles. Faire des comparaisons.
— De l'effet des rafales (coups de tabac) sur un avion.
— De ce qui motive ce fait : quand le baromètre se met à baisser très vite, le vent commence à souffler.

— Des différentes possibilités que possède le pilote (au sol et en vol), de déterminer la direction du vent au sol et en altitude.

— Des raisons pour lesquelles l'homme essaie de prévoir le temps.

— De la recherche des signes empiriques que l'imagination ou la raison populaire considère comme indices de changement de temps. En discuter, quant à leur valeur théorique et pratique.

— De la nécessité, pour le pilote, d'être au courant du temps.

RELATIONS INTER ÉCOLES

— A l'occasion d'un vent violent, raconter dans une lettre aux camarades correspondants, les accidents causés, dans la région, par le passage de ce vent : accidents matériels ou de personnes.

— Échange de renseignements concernant le vent observé au cours d'une période donnée, afin d'élargir le plus possible la notion d'amples mouvements atmosphériques horizontaux.

VISITES :

— À la station météorologique observer, non seulement les instruments donnant des renseignements sur le vent, mais aussi, remarquer la manière dont travaillent les météorologistes.

— Sur le terrain de vol à voile, étudier les relations entre le sens du décollage et de l'atterrissage des planeurs et la direction du vent donnée par la manche à air du terrain.