Courant-jet - Définition et Explications

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Introduction

Représentation du Courant-jet

Un courant-jet, aussi couramment désigné par sa dénomination anglophone de jet stream, est un flux d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les cabines des avions et autres...) rapide et confiné que l'on trouve dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) à des altitudes comprises entre 6 et 15 km, juste au-dessous de la tropopause (La tropopause est la limite supérieure de la troposphère et la limite inférieure de la stratosphère. Elle constitue aussi la limite de la biosphère et est la partie la plus froide de la basse atmosphère.) dans la troposphère (La troposphère est la partie de l'atmosphère terrestre située entre la surface du globe et une altitude d'environ 8 à 15 kilomètres, selon la latitude et la saison. Elle est plus épaisse à...). Les courants-jets ont plusieurs milliers de kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en...) de longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet...), quelques centaines de large et seulement quelques kilomètres d'épaisseur.

Description

Dans un courant-jet (Un courant-jet, aussi couramment désigné par sa dénomination anglophone de jet stream, est un flux d'air rapide et confiné que l'on trouve dans l'atmosphère à des altitudes comprises entre...), la vitesse (On distingue :) du vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur Saturne. Il est essentiel...) croît très vite à mesure que l'on se rapproche du centre du courant. Au sein de ce dernier, la vitesse moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous identiques sans changer la...) est estimée à environ 25 m/s (ou 100 km/h), mais la vitesse maximale peut dépasser 100 m/s (ou 360 km/h) : c'est ce qui a valu à ce type de courant le nom de jet, qui évoque en anglais une très grande vitesse. D'autre part, les régions atmosphériques traversées par les courants-jets sont affectées par les forts cisaillements horizontal (Horizontal est une orientation parallèle à l'horizon, et perpendiculaire à la verticale. Une ligne horizontale va « de la gauche vers...) et vertical (Le vertical (rare), ou style vertical, est un style d’écriture musicale consistant en accords plaqués.) du vent.

Un courant-jet stable (appelé subtropical), se trouve entre la cellule de Hadley et celle de Ferrel. Il a une variation saisonnière aussi bien en ce qui concerne sa position qu'en ce qui concerne son intensité. Pendant l'été, le gradient de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux...) étant plus bas entre le pôle et l'équateur, ce courant faiblit et passe d'environ 30 à 40 m/s à 15-20 m/s alors que, entre les deux saisons, sa latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud de l'équateur.) peut varier entre 20° et 40°. Toutefois, son altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la répartition de la vie sur terre.) reste toujours sans changement, autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) de 12 km.

Le terme de courant-jet se rapporte en particulier au courant associé au front polaire qui correspond à l'intersection entre la cellule polaire et celle de Ferrel. Ce courant, contrairement au courant subtropical n'est pas stable. En effet sa position moyenne change et surtout sa direction (depuis ouest-est jusqu'à nord-sud). Les perturbations qui affectent les latitudes moyennes sont associées au courant-jet.

Cause

Coupe verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.) des températures et des vents à travers un front. On remarque la bande de vents forts du courant-jet qui a quelques centaines de kilomètres de large et son cœur, où les vents sont maximaux, beaucoup plus étroit.

La circulation atmosphérique (La circulation atmosphérique est le mouvement à l'échelle planétaire de la couche d'air entourant la Terre qui redistribue la chaleur provenant du Soleil en...) est une balance entre la force de Coriolis (La force de Coriolis est une force inertielle agissant perpendiculairement à la direction du mouvement d'un corps en déplacement dans un milieu (un référentiel) lui-même en rotation...) et le gradient de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) à une altitude donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction, d'un événement, etc.). L'air se déplace des zones de haute pression vers celles de basse pression et est dévié par la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale »...) de Coriolis (vers la droite dans l'hémisphère nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) et vers la gauche dans celui du sud). Après un temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) de réaction, il finit par couler le long des lignes d'égale pression (hors de la très basse atmosphère où la friction le fait se déplacer légèrement plus vers la zone plus basse pression), c'est ce qu'on nomme le vent géostrophique.

Le gradient de pression dépend quant à lui de la structure thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des...) dans la colonne d'air. Plus la différence de température entre deux zones est grande, plus la différence de pression et le vent augmenteront avec l'altitude. Ainsi le courant-jet se forme au-dessus d'un ruban serré de différence de températures que l'on nomme front (front chaud et front froid) et qui sépare les masses d'air froides (vers les pôles) et chaudes (vers l'équateur).

Cependant, il n'y aurait pas de fin à l'augmentation des vents avec l'altitude si la structure de l'atmosphère ne comportait ce qu'on appelle la tropopause. Cette dernière est la limite entre la troposphère dans laquelle nous vivons, et où la température diminue avec l'altitude, et la stratosphère (La stratosphère est la seconde couche de l'atmosphère terrestre, se situant au-dessus de la troposphère et sous la mésosphère. Les températures atteintes dans l'atmosphère sont stratifiées, c'est-à-dire que les couches les plus...) où la température augmente avec l'altitude. L'image de gauche nous montre une coupe verticale où on peut voir la structure thermique à travers un front froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) ainsi que celle des vents.

On remarque que la température à un niveau donné est plus froide dans la portion de gauche que dans celle de droite. Il y a augmentation rapide avec l'altitude de la force du vent au-dessus de la zone où le changement de hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) d'isothermes se produit (le front), là où le gradient de température est le plus fort de l'air froid vers l'air chaud. Lorsqu'on arrive à la tropopause, la température commence à augmenter de chaque côté du front. Cependant, comme la tropopause est plus basse dans l'air froid, on atteint un niveau où la température est égale des deux côtés ce qui arrête la croissance du jet et on retrouve donc le cœur de ce dernier à ce niveau. Le gradient horizontal de température s'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y tel que x·y =...) ensuite pour aller de l'air chaud vers l'air froid si on continue à monter. Cet inversion de gradient diminue la différence de pression avec l'altitude et donc le vent. La tropopause devient donc le bouchon qui limite la hauteur du courant-jet.

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