1.1 Le système de brise de mer
1.1.2 Facteurs gouvernant le système de brise de mer
Les nombreuses études sur le SBM ont permis d’établir un schéma précis de sa structure.
Cependant, les SBM qui ont été observés dans l’atmosphère se forment et se développent de
façon très différenciés dans le temps et d’une zone côtière à l’autre. La grande diversité de ce
phénomène météorologique a donc motivé un certain nombre d’auteurs à rechercher les facteurs
qui gouvernent l’établissement et le mouvement des SBM. En se basant sur ses expériences
en laboratoire et de nombreuses données expérimentales, Simpson (1994) est le premier à ma
connaissance à avoir défini une liste de ces paramètres, à savoir :
1. La variation diurne de la température des surfaces terrestre et marine
2. La diffusion de la chaleur des surfaces terrestre et marine
3. La stabilité de la masse d’air continentale
4. La diffusion de la quantité de mouvement au niveau de la surface terrestre et au niveau du
sommet du courant de brise
5. La force de Coriolis
6. Le vent synoptique (conditions synoptiques)
7. La morphologie et la topographie de la zone côtière
8. Les interactions avec les autres phénomènes météorologiques
a. Les facteurs inhérents
Les 5 premiers facteurs sont inhérents au SBM puisque toujours présents quelque soit le
SBM. Ils mettent en jeu des mécanismes physiques qui ne sont pas spécifiques aux phénomènes
de brises de mer. Leurs effets sur le SBM sont donc assez bien compris, d’autant plus qu’ils ont
fait l’objet de nombreuses études depuis plusieurs décennies.
Les facteurs (1) et (2) sont essentiels à la formation du SBM puisqu’ils engendrent la FGP.
Les facteurs (3) et (4) influent sur le mouvement du courant de brise de mer sur le continent.
Les mouvements ascendants au niveau du FBM peuvent être accentués en milieu de journée,
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lorsque la brise de mer pénètre un air continental instable, ce qui se traduit par une accélération
de la brise de mer (Simpson, 1994). De manière inverse, la rugosité de la surface terrestre a
pour effet de freiner le courant de brise de mer (Simpson, 1994). La combinaison des
instabi-lités thermiques et dynamiques au sommet du courant de brise peut conduire à de l’instabilité
de Kelvin-Helmholtz. Sha et al. (1991) ont observé que la présence de RKH avait pour
consé-quence de freiner l’avancée de la brise de mer.
Le facteur (5) dont le rôle est négligeable aux échelles locales, impose une rotation de
l’en-semble du SBM (Simpson, 1996). Par exemple sur la côte d’Azur, le courant de brise de mer de
secteur sud vers midi tourne progressivement au secteur ouest au cours de l’après-midi.
Toute-fois, dans les zones côtières hétérogènes, son effet peut être masqué par d’autres phénomènes
météorologiques comme les vents d’origines orographiques (Simpson, 1994).
b. Les facteurs externes
Les 3 derniers facteurs sont externes au SBM dans le sens où ils ne dépendent pas de
la dynamique du SBM. La grande variété des situations météorologiques et les spécificités
géographiques des régions côtières ont rendu plus difficile la compréhension de ces facteurs.
Cependant, au cours des dernières décennies, le développement des moyens expérimentaux et
l’amélioration des modèles numériques ont permis à de nombreux auteurs d’étudier les effets
de ces facteurs sur le SBM.
• Le vent synoptique
Le module et la direction du vent synoptique sont des mesures du forçage synoptique sur la
zone côtière. Son effet se fait sentir sur l’heure de lever de la CBM, son intensité, son orientation
par rapport à la côte et sa pénétration sur le continent (Simpson, 1994; Miller and Keim, 2003).
La composante perpendiculaire à la côte du vent synoptiqueU
ginflue sur l’heure de lever,
l’intensité et la pénétration du courant de brise de mer. PlusU
gs’oppose au courant de brise de
mer plus son heure de lever est tardive, son intensité et sa pénétration sur terre faible.
Inverse-ment, siU
gs’ajoute au courant de brise de mer alors elle est plus précoce, plus forte et pénètre
plus dans les terres.
La composante parallèle à la côte du vent synoptiqueV
gjoue un rôle sur l’orientation de la
CBM. Lorsque le vent synoptique est dirigé perpendiculairement à la côte, la CBM est elliptique
dans un plan vertical et s’oriente perpendiculairement à la côte. Par contre, l’ajout deV
goriente
la CBM selon la direction de cette composante lui donnant une forme ellipsoïdale verticalement,
mais non perpendiculaire à la côte.
• La morphologie et la topographie de la zone côtière
Les côtes relativement rectilignes donnent naissance à un unique SBM. Sur les zones
cô-tières plus découpées, plusieurs SBM peuvent s’y développer et interagir fortement. Ces
sys-tèmes indépendants ne sont pas forcément simultanés et n’atteignent pas forcément la même
intensité (Mélas et al., 1998, 2000). Des SBM locaux formés durant la matinée peuvent être
remplacés plus tard par des SBM de plus grandes échelles (Banta et al., 1993). Les premiers
("shallow breeze"), d’épaisseur quelques centaines de mètres, s’orientent perpendiculairement
à la côte locale, et les seconds ("deep breeze"), pouvant atteindre une épaisseur de un à deux
kilomètres, s’établissent perpendiculairement à la côte moyenne. Différents SBM peuvent aussi
se rencontrer pour en former un seul (Mizuma, 1995).
Les îles et presqu’îles sont favorables à la formation de fortes zones de convergence en
leur sein au point de rencontre de plusieurs SBM (Mélas et al., 1998, 2000). Ce phénomène
peut également se produire sur les côtes très découpées, comme par exemple celle en angle
droit de la ville de Marseille (cf.Chapitre 5). Des nuages peuvent alors matérialiser cette zone
(Simpson, 1994).
Les vallées et montagnes conduisent à modifier la pénétration du SBM sur la zone côtière.
Les vallées peuvent canaliser le courant de brise de mer en l’accélérant (Mélas et al., 2000;
Bastin et al., 2005a). Une colline faisant face à la mer peut bloquer et confiner le SBM à sa base
(Banta et al., 1993).
• Les interactions avec les autres phénomènes météorologiques
Le SBM peut interagir avec des rotors horizontaux de convection qui se développent dans
la couche limite continentale. Cette interaction peut entraîner des modifications des
caractéris-tiques thermodynamiques de l’air continental avant le passage du FBM. Dans ce cas, le SBM
présente un front thermodynamique distinct du front cinématique (Atkins et al., 1995).
Le SBM peut aussi interagir avec un îlot de chaleur urbain (ICU) sur une zone côtière
urbanisée. Yoshikado (1994) et Cenedese and Monti (2003) ont montré que cette interaction
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