M6 Mésoéchelle et circulations locales

Topique

Les circulations de méso-échelle sont des phénomènes atmosphériques d'échelle intermédiaire, entre dix et mille kilomètres, situés entre l'échelle synoptique des systèmes météorologiques et la micro-échelle des plus petites turbulences. Ces circulations sont induites par les contrastes horizontaux de température entre surfaces voisines : les brises de mer, qui résultent du contraste entre la terre et l'océan ; les vents de montagne et de vallée, qui résultent du contraste entre les pentes et le fond des vallées ; et les îlots de chaleur urbains, qui résultent du contraste entre la ville et la campagne. C'est précisément ce contraste horizontal de température qui déclenche chacune de ces circulations de méso-échelle. Ces circulations sont également fondamentales pour la répartition régionale des précipitations et des températures, notamment en été.

Parmi toutes ces circulations, la brise de mer est la plus classique : durant la journée, la terre se réchauffe plus vite que la mer, l'air au-dessus de la terre s'élève, et cette ascension crée une circulation de surface qui amène l'air de l'océan vers la terre, avec un front de brise qui avance entre cinq et dix mètres par seconde et peut pénétrer à l'intérieur des terres entre vingt et cinquante kilomètres. La nuit, le contraste thermique entre la terre et la mer s'inverse : la terre se refroidit plus vite que la mer. Cette inversion du contraste provoque également l'inversion de la circulation de la brise marine, qui souffle de la terre vers la mer.

En terrain montagneux, un phénomène similaire à celui de la brise marine se produit, mais déterminé par la topographie elle-même : le jour, les vents de vallée soufflent, remontant les pentes qui se réchauffent plus vite que le fond de la vallée ; la nuit, les vents de montagne soufflent, descendant ces mêmes pentes qui se refroidissent plus vite que l'air de la vallée. Cette alternance quotidienne entre vents de vallée et vents de montagne entraîne des fluctuations de température au fond de la vallée entre le jour et la nuit, avec un écart de température compris entre cinq et vingt degrés Celsius. L'îlot de chaleur urbain est un autre phénomène de contraste thermique capable de générer sa propre circulation à méso-échelle. Dans ce cas, le contraste ne dépend pas de la topographie ni du littoral, mais de la ville elle-même : la ville stocke et libère la chaleur différemment de la campagne environnante, ce qui engendre des anomalies de température de un à huit degrés Celsius entre la ville et la campagne. Durant les après-midi d'été, cet îlot de chaleur urbain réchauffe non seulement l'air au-dessus de la ville, mais intensifie également la convection qui s'y forme, car l'air chaud de la ville s'élève plus fortement que l'air plus froid de la campagne voisine.

Enfin, sur les versants sous le vent des montagnes, des courants de foehn apparaissent : l'air qui s'est élevé du côté au vent et y a déposé son humidité redescend du côté sous le vent. Cette descente, par compression adiabatique, provoque un réchauffement de dix à vingt degrés par rapport à sa température initiale. Ainsi, toutes ces circulations de méso-échelle — brises marines, vents de montagne et de vallée, îlot de chaleur urbain et foehn — trouvent leur origine dans le même type de contraste horizontal de température, bien que chacune le produise différemment. C’est précisément à l’avant de la brise marine, là où l’air venant de l’océan entre en collision avec l’air ascendant au-dessus des terres, que la convection se produit le plus fréquemment. Elle s’intensifie ensuite au-dessus des villes et se répartit, jour après jour, entre le vent de vallée et le vent de montagne. C’est cette même alternance quotidienne qui fait de la méso-échelle, parmi toutes les échelles atmosphériques, celle qui épouse le plus fidèlement le rythme du jour et de la nuit.

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