Les systèmes météorologiques

Les deux principaux types de systèmes météorologiques sont la haute pression (ou anticyclone) et la dépression (ou basse pression).

De façon générale, le mauvais temps est associé à une zone dépressionnaire alors que le beau temps correspond à un anticyclone.

Le principal mécanisme à l’origine du temps est l’ascension forcée de l’air sur une grande étendue géographique, phénomène qui s’accompagne de variations de température, de pression et d’humidité et de déplacements de masses d’air.

Les masses d’air

Une masse d’air est une portion relativement grande de la basse atmosphère, de l’ordre du millier de kilomètres, dans laquelle la température et l’humidité présentent une certaine uniformité horizontale.

La formation d’une masse d’air est étroitement liée à son séjour au-dessus d’une grande région de la surface terrestre ayant des caractéristiques uniformes, que l’on appelle région d’origine ou région source. L’air en contact avec cette surface terrestre parvient à acquérir une température et une humidité qui dépendent de la nature de la surface de cette région. Un lac, une montagne ou une vallée pourra toutefois modifier localement le climat, de façon plus ou moins importante, ce qui entraîne un certain degré de variation de la température et de l’humidité de la masse d’air.

Sur la base de la température ou de la latitude, on distingue trois grandes catégories de masses d’air : la masse d’air arctique, la masse d’air polaire et la masse d’air tropicale. En plus de sa température, chaque masse d’air se caractérise par son degré d’humidité, étant soit une masse d’air sec, d’origine continentale, ou une masse d’air humide, d’origine maritime.

L’air maritime tropical de l’Atlantique est formé au sud de l’anticyclone subtropical ; il envahit l’Est de l’Amérique du Nord par la circulation ouest de l’anticyclone, en voyageant au-dessus du Golfe du Mexique ou en passant à l’est de la Floride. En hiver, sa remontée sur les États-Unis s’accompagne d’un refroidissement par la base et il s’y forme des nuages bas, de la bruine et du brouillard.

Les régions sources de la masse d’air continentale arctique qui envahit le Canada sont les régions glacées et enneigées du nord et du nord-ouest du pays, l’Océan Arctique et la Sibérie ; cette masse d’air demeure à l’est des Rocheuses. En hiver, la température est très basse et l’air est très sec. La masse d’air continentale peut facilement traverser tout le Canada et les États-Unis et toucher le golfe du Mexique, tout en modifiant sa température, surtout à partir des endroits où le sol n’est pas enneigé.

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SECTION 1

Les conditions météorologiques rencontrées dans une masse d’air dépendent tout autant de sa région d’origine que de son parcours.

En raison de leur différence de température, un peu à la manière de l’huile et de l’eau, les masses d’air ne se mélangent pas facilement. Par conséquent, elles sont séparées par une zone de transition que l’on appelle « front » et que l’on retrouve dans une zone de basse pression.

La basse pression

Sur les cartes météorologiques, une zone de basse pression se caractérise par son centre distinct où la pression est plus basse que partout autour, à ses isobares⁴fermées et parallèles ainsi qu’à sa forme quasi circulaire.

À la basse pression, on associe souvent un front froid et un front chaud ; c’est autour d’elle que l’on retrouve des nuages et des précipitations couvrant généralement de grandes étendues.

Figure 1

Représentation d’une dépression

Au centre de cette dépression, la pression atmosphérique est de 99,4 kPa. Les isobares des cartes météorologiques sont traditionnellement espacées de 0,4 kPa et incluent la valeur 100 kPa.

4. Une isobare est une ligne qui regroupe des points correspondant à une même pression atmosphérique.

100,4

D

100,0 99,6

99,4

La surface frontale est la surface de transition entre deux masses d’air. Le front de surface constitue la ligne de transition entre les deux masses d’air à la surface de la terre. La position des fronts peut également être étudiée à différentes hauteurs dans l’atmosphère puisque les masses d’air forment une structure à trois dimensions.

Lorsque les météorologues mentionnent le terme front dans leurs communications avec le public, ils désignent ainsi le front de surface. Le front peut s’étendre le long de plusieurs milliers de kilomètres et se déplacer à des vitesses variées.

Les fronts sont généralement associés à des nuages et de la précipitation. Le temps le long des fronts est mieux organisé et couvre une plus grande superficie que celui qui règne à l’intérieur de la masse d’air.

On distingue deux types de fronts : le front froid et le front chaud. Il s’agit d’un front froid, lorsque l’air froid remplace l’air chaud et d’un front chaud lorsque l’inverse se produit.

Le front froid

Par définition, le front froid est la zone délimitée par l’avance de l’air froid. C’est la portion la plus avancée d’une masse d’air froid en mouvement. Puisque l’air froid est plus dense que l’air chaud, il force ce dernier à monter en se glissant sous lui.

En général, le front froid a une pente de 1 :50 et il se déplace assez rapidement, à des vitesses variant entre 20 et 70 km/h. Le mauvais temps se retrouve généralement dans une étroite bande, près du front.

Figure 2

Un front froid

Compte tenu de la circulation cyclonique, la dépression amène habituellement de l’air froid du nord vers le sud du Québec. Le front froid se retrouve alors dans la partie ouest ou sud-ouest de la dépression.

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Air chaud Front froid

Air froid

Le front chaud

Le front chaud correspond à la partie d’un système frontal le long duquel l’air froid recule – c’est la partie arrière de l’air froid qui recule.

Puisque l’air froid est plus dense que l’air chaud, ce dernier sera forcé de monter sur l’air froid. À cause de la friction, l’air froid près du sol est ralenti dans son recul de sorte que la pente du front chaud est plus douce que celle du front froid ; elle est d’environ 1:200.

À cause de sa faible pente, l’ascension de l’air se fait sur une grande distance à l’avant du front. Le temps associé s’étend alors loin à l’avant du front chaud, parfois sur environ 1 500 km, et, dans certains cas, on peut reconnaître son cortège de nuages jusqu’à 48 heures avant son passage. Sa vitesse est peu élevée, de 10 à 35 km/h environ, correspond à peu près à la moitié de celle du front froid.

Figure 3

Un front chaud

Étant donné la circulation cyclonique autour de la dépression, cette dernière amène de l’air chaud du sud vers le nord. Le front chaud se retrouve alors dans la partie sud-est, est ou nord-est de la dépression.

Les caractéristiques des fronts

Puisque le front marque la transition entre deux masses d’air différentes, par conséquent, le passage d’un front sera obligatoirement marqué d’une modification de la température et de l’humidité. Le vent connaîtra aussi un changement de direction important.

La température est sans doute le paramètre le plus directement affecté par le passage d’un front et c’est au front froid que le contraste est le plus prononcé. Cependant, il peut se passer un certain temps avant que la baisse de température ne se fasse effectivement sentir après le passage du front froid. En effet, le front est une zone assez large et le sol peut réchauffer l’air froid qui le balaye. De plus, la présence de plans d’eau importants peut modifier la température à l’arrière du front froid ou du front chaud. Au front chaud, la variation de température se produit plus graduellement.

Air froid Air chaud

Front chaud

qu’elle baisse continuellement à l’approche du front chaud, par suite de l’approche de la dépression.

Aux fronts, les isobares sont recourbées et ceux-ci courent dans un creux isobarique.

Ce dernier est d’autant plus prononcé que le contraste des températures est important.

Figure 4

Une dépression avec un système frontal

Au front froid, le vent passe brusquement du secteur sud-ouest au secteur ouest ou nord-ouest tandis qu’au front chaud, il passe du sud-est au sud ou sud-ouest.

Dans l’air froid, la nature du vent change aussi de façon appréciable. À l’arrière du front froid, sa vitesse va de modérée à forte, parfois davantage, et il s’accompagne de rafales.

Ceci est dû à une déstabilisation de l’air froid en contact avec un sol ou un plan d’eau plus chaud. Dans le secteur chaud, le vent reste généralement plus régulier.

L’humidité absolue connaît habituellement une hausse dans le secteur chaud et une baisse dans le secteur froid. Souvent, la pluie, le brouillard et la neige réduisent souvent considérablement la visibilité à l’avant du front chaud. Il arrive aussi que dans le secteur chaud, la visibilité soit réduite, à des valeurs de l’ordre de 10 ou 15 kilomètres. Ce phénomène est particulièrement vrai en été, dans l’est de l’Amérique du Nord, dans la masse d’air maritime tropicale chargée de poussières et de pollution.

Au passage du front froid, la visibilité peut être réduite momentanément, lors des averses ou des orages, mais elle s’améliore de façon marquée dans l’air froid. Cette modification vient de l’origine septentrionale de l’air froid, libre de pollution et d’humidité. La masse d’air est alors d’une pureté cristalline, comme c’est souvent le cas d’une masse d’air d’origine arctique.

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D