CIRCULATION GÉNÉRALE DE L'ATMOSPHÈRE

Complexité dn problème.

Tant que nous nous sommes bornés à étudier les mouvements des masses d'air au-dessus de la surface unie des océans^ nous étions en face d'un problème relativement simple, grâce à Thomogénéité et à la forme géométrique de la surface de la terre dans les régions étudiées.

Mais si nous voulons passer à la circulation atmosphérique au-dessus des continents, nous nous trouvons en présence d'une question extrêmement complexe. Terminés par des contours sinueux et peu réguliers, les continents accentuent encore cette irrégularité déforme par l'irrégularité de leur relief; ils sont hérissés de montagnes ou coupés de vallées; les chaînes élevées y succèdent à des plaines ou à des déserts étendus.

En outre, au-dessus des mers, une seule substance, Teau, était en contact avec les masses atmosphériques, et cette homogénéité du substratum facilitait Tétude des échanges de chaleur entre les deux milieux. Au-dessus des terres, au contraire, cette homogénéité n'existe plus, et, après la diversité de forme nous avons la diversité de « nature » : tantôt c'est du roc, tantôt du sable; ici ce sont des lacs, là des forêts, plus loin des prairies avec lesquels la basse atmosphère se trouve en contact. La façon dont ces diverses matières rayonnent ou absorbent la chaleur varie de l'une à l'autre.

Aussi le problème général de la circulation atmosphérique est-il d'une difficulté telle que très peu de savants ont osé l'aborder dans sa généralité. Les

COMPLEXITÉ DU PROBLÈME. iSj

mathématiciens ont été les premiers à en tenter la solution; encore ne Tontils fait que dans le cas simplifié d'une terre hypothétique, uniformément recouverte d^une matière homogène, comme le sable ou Teau. Parmi ceux qui ont étudié cette question par l'analyse mathématique, nous citerons surtout Ferrel, en Amérique (i856-i86i); et, en Europe, W. Siemens {iS8i) et Helmholt:^ {iSSS).

Les calculs auxquels conduisent ces études sont longs et difficiles; ils occupent de volumineux mémoires, et, cependant, ils ne correspondent pas complètement à la réalité des choses, puisque leurs auteurs n'envisagent que des conditions simplifiées. Tous, toutefois, sont d'accord sur l'existence et la position du maximum de pression aux latitudes de 3o degrés nord et sud.

C'est Maurice de Tastes (1878) qui, le premier en France, a osé aborder le problème, non pas dans un cas hypothétique, mais dans toute sa généralité, non pas sur une terre uniforme, mais sur la Terre telle qu'elle est.

II a surtout établi son explication en dégageant les grandes lignes de la météorologie du fouillis des petits faits qui l'encombrent en l'obscurcissant. Comme il Ta si justement fait observer dans son magistral mémoire : « Si Kepler avait, dès le début, observé les positions des planètes avec les précisions que donnent les instruments d'aujourd'hui, il n'aurait pas reconnu une ellipse dans la courbe aux fines dentelures qu^elles décrivent sous l'influence de leurs attractions mutuelles. »

Avant d'exposer par le détail les vues de Maurice de Tastes, il est essentiel d'insister sur un point. L'ensemble de ces a vues » sur la circulation générale ne constitue pas une « théorie » au sens physique du mot, comme la « théorie des ondulations » ou la « théorie électro-magnétique de la lumière ». Nous le donnons surtout comme le mode de représentation le plus simple, le plus lumineusement clair qui ait, suivant nous, jamais été trouvé ; nous verrons de plus que la façon dont cette réprésentation explique les phénomènes généraux est tout à fait remarquable, et qu'elle permet même de comprendre et de prévoir ce que d'autres tentatives, baptisées, elles, du nom de <c théories », ne font pas comprendre du tout.

LE TEMPS QiriL FAIT.

Les courants marliu. — Le anU-Streun.

Le facteur principal que fait intervenir Maurice de Tastes est le rôle, essentiel, suivant lui, que jouent les courants marins.

On sait (l'Océanographie nous l'a appris) que les eaux des mers ne sont jamais en repos : quand les vagues n'agitent pas leurs mol&ules^ ou quand les marées n'inclinent pas leur surface, elles sont transportées en masse d'un point à un autre de l'océan; tantôt ce sont des eaux plus chaudes, allant des régions équatoriales vers les régions polaires,- tantôt ce sont des eaux de retour, qui refroidies dans les eaux glacées des pôle»

reviennent, sous forme àt courants froids, se réchauffer au voisinage de Tèquateur.

Parmi ces courants, au sujet desquels la carte que nous reproduisons {ûg. 55) renseigne le leaeur mieux que toute nomenclature, il en est deux qui vont principalement nous occuper,

Ki,. 3S. - Crt. B^ninU de. «uf.nu m.rii». l'un d'eUX SUrtOUt, Ic Gulf-

Stream ou courant du golfe qui traverse l'Atlantique, véritable fleuve d'eau chaude « qui coule entre deux rives d'eau froide », comme l'a si justement dit l'illustre Maury, le fondateur de l'Océanographie et de la Météorologie nautique. Nous allons ouvrir une parenthèse et résumer en quelques lignes son histoire, indispensable pour comprendre la suite de nos explications (fig. 56).

Bien que plusieurs causes contribuent à ta formation de ce courant, la plus importante est, sans conteste, l'action continue des vents alizés sur les eaux de la mer dans la région équatoriale. Grâce à leur frottement permanent sur les molécules d'eau, ces vents finissent par les entraîner dans leur direction, et convergeant tous deux vers l'équateur, les deux systèmes d'alizés N.-E. et d'altzés S.-E. poussent les eaux de la côte d'Afrique vers la côte sud-américaine. L^incltnaison de celle-ci en dirige

LES COURANTS MARINS. — LE GULF-STREAM. iS^

une grande partie, déjà très chaude à la suite du long trajet sous les rayons presque verticaux du soleil, dans le golfe du Mexique où elles se trouvent, en quelque sorte, prises dans un piège : elles y sont au contact forcé avec des côtes brûlantes, et, n'ayant pour en sortir que l'étroit passage du canal de Floride,ellesen sortent tumultueusement, àl'étatde uBeuved'eau chaude ». L'autre partie du « courant équatorial ■, celle qui, très importante d'ailleurs, reste en dehors du golfe de Mexique, s'incurve devant la chaîne des Antilles et va réjoindre au large de la côte des États-Unis la branche sortie du golfe mexicain, golfe auquel l'ensemble du courant doit son appellation.

A leur sortie du golfe (qui leur a donné son nom) les eaux du Gulf-Stream entrent dans l'Atlantique à la vitesse de 8 kilomètres

à l'heure (près de pjg. jg. counnu de lAïuaUqu..

5 noeuds) ; le courant a,

alors, 60 kilomètres de large, 400 mètres de profondeur et débite trentetrois millions de mètres cubes par seconde, c'est-à-dire plus de deux mille fois le débit du Mississipi.

Comme les molécules d'air qui constituent les vents, les molécules d'eau du Gulf-Stream sont déviées, par la rotation de la terre, vers la droite de leur trajectoire i ausd le Gulf-Stream devient-il rapidement un courant

i6o LE TEMPS QU'IL FAIT,

de S.-W., puis d'ouest, jusqu'au 42* degré de latitude nord. ArriTé là, il se divise en deux ramifications. L'une continue sa route vers Test, et redescend le long des côtes de Portugal et d'Afrique pour former une vaste boucle entourant d'un anneau liquide et mouvant le centre antiçycbnique de l'Atlantique nord; l'autre traverse tout l'Atlantique en écharpe, et, grâce à la chaleur que transportent ses eaux chaudes, va fondre les glaces autour de l'Islande et tempérer le climat de l'Irlande et de la Norv^e, en adoucissant également celui de toutes les côtes occidentales d^Europe.

La quantité de chaleur véhiculée par le Gulf-Stream est énorme :

Le courant transporte en effet, par jour, la somme considérable de

39 5 00 000 000 000 000 000 calories.

On comprend qu'un tel transport de chaleur puisse devenir un facteur important dans la climatologie générale. La température des eaux du courant est 3o* à la sortie du golfe du Mexique ; elle est, même dans les parages froids de Terre-Neuve, supérieure de 12 ou 1 3 degrés à celle de la mer qu'il traverse.

Dans l'Atlantique sud, des courants analogues existent, tournant, naturellement en sens inverse du Gulf-Stream; mais n'ayant pas comme lui un (c foyer d'échauffement », ils sont un peu moins importants.

Dans le Pacifique nord, existe un courant analogue du Gulf-Stream : c'est le Kouro'diwo, le « fleuve noir » des Japonais qui, ne trouvant pas comme le Gulf-Stream de libre issue au nord, vers les mers polaires, redescend le long des côtes de Californie dont il adoucit si remarquablement le climat.

Dans le Sud-Pacifique et Tocéan Indien existent des courants analogues et de sens contraire, que la carte de la figure 55 montre dans leur ensemble, et enfin, dans les mers du sud, cheminant d'accord avec les grands vents d'ouest, circule un immense « courant austral » d'eaux froides qui fait le tour de la terre au-dessous des terminaisons continentales de l'Amérique, de l'Afrique et de TAustralie.

Rôle fondamental des courants marins . — Lorigine des déserts.

Rien ne pourra mieux « illustrer » l'action des courants marins sur la circulation atmosphérique que d'examiner, avec M. de Tastes, ce qui se passe grâce à l'influence du Gulf-Stream sur le continent Europe-Asie.

ROLE FONDAMENTAL DES COURANTS MARINS, i6i

L'eau étant le corps le plus difficile à échauffer et, par suite, le plus long à refroidir, il en résulte que le Giilf-Slream a encore conservé, dans les latitudes élevées, une grande quantité de la chaleur qu'il avait acquise dans son trajet équatorial. Les masses d'air qui reposent sur ces eaux chaudes sont, par leur contact, maintenues à une température plus élevée que les masses d'air voisines; elles constituent une longue traînée de gaz chaud et dilaté, qui amorce et facilite le mouvement du bord supérieur de Tanticyclone du nord-Âtlantique.

On est ainsi amené à reconnaître que le G idf-Stream marin détermine la formation d'un véritable « Gulf-Stream aérien » qui lui est superposé et qui chemine avec lui.

Toutefois ce « Giilf-Slream aérien » n'est pas, comme son homonyme liquide, arrêté net par la barrière des continents : grâce à sa constitution gazeuse, il passe par-dessus celte barrière et peut continuer sa route audessus de l'Europe, où il précipite à l'état liquide, sous forme de pluie, les grandes quantités de vapeur d'eau dont il est saturé et qui sont, — suivant la pittoresque expression de M. de Tastes, — en quelque sorte son « certificat d^origine ». Ce sont ces précipitations abondantes qui alimentent les lacs si nombreux et si étendus de la Suède, de la Finlande, de la Russie septentrionale.

Mais, en cheminant ainsi au-dessus de l'Europe du Nord, notre « Gulf- Slream aérien » est toujours soumis à l'action déviante due â la rotation de la terre. Il tourne d'abord à Test puis s'incline vers le sud. Comme il s'est dépouillé de sa vapeur d'eau sur le nord de l'Europe, il est, dans son mouvement de descente vers le sud, constitué par le mouvement de masses d'air sec et froid , « imprimant ainsi à ces régions des plaines de la Russie leur caractère météorologique dominant ».

A mesure qu'il se rapproche de l'équateur, tout en restant absolument sec et dépourvu de vapeur d'eau, il se réchauffe et devient (étant toujours dévié vers sa droite) courant N.-E. C'est donc à l'état de vent desséchant qu'il a soufflé au-dessus des régions qu'il a parcourues en dernier lieu.

C'est de là que vient cette ceinture de déserts (Turkestan, Arabie, Sahara) dont il jalonne sa route de retour, le chemin ultime qu'il suit pour retourner à son point d'origine, se raccorder, par les alizés, à l'origine du

Gulf-Strcam marin qui est aussi la sienne, et fermer ainsi le vaste circuit qu'il a parcouru.

Ainsi, par un enchaînement de faits qui, paradoxal au premier abord, est, au contraire, absolument rationnel, les déserts proviennent du Gulf- Stream. Un désert^ en effet, il ne faut pas l'oublier, est un espace dépourvu d'eau et d'humidité; mais ce n'est pas parce que c'est un désert qu'on n'y trouve pas d'eau : c'est exactement le contraire; c'est parce qu'il ne s'y trouve pas d'eau que c'est un désert. Pas d'eau, en effet, pas de végétation, ce qui est le caractère dominant des régions désertiques.

Perturbations dans le régime du circuit général.

Le circuit enserre, en son milieu une sorte d' « îlot », une zone da calme qui coïncide en partie avec la zone de hautes pressions et de calmes tropicaux du nord-Atlantique. Dans cette région centrale, l'air est souvent calme et la pression élevée.

Dans le grand mouvement d'air ainsi occasionné, autour du calme et des hautes pressions centrales se trouve une ligne de pression plus faible sur tout le parcours du circuit. En effet, tout mouvement d'air provoque une baisse de pression (exemple : le tirage des cheminées) et, inversement, toute basse pression provoque un mouvement d'air.

« Toutes les vicissitudes de nos climats — a dit M. de Tastes — dépendent des oscillations que la zone des calmes centraux et le fleuve aérien qui l'entoure exécutent autour d'une position moyenne, et c'est de l'observation attentive de ces fluctuations que l'on peut espérer déduire cette prédiction du temps qui fut toujours le problème fondamental de la météorologie. »

Nous allons voir, en examinant les conditions de circulation du fleuve aérien, comment les « bourrasques » y peuvent prendre naissance.

Tout le monde a observé, certainement, ces remous, ces « tourbillons » qui prennent naissance dans les cours d'eau, le long de leur rive concave. C'est sur la rive concave que le chemin parcouru par les molécules d'eau est le plus long : c'est donc sur elle que prendront naissance les tourbillons; dans les remous Teau tourne « comme tournerait une roue horizontale assujettie à suivre le courant en roulant sur cette rive ».

C'est, en effet, ce que l'observation des cours d'eau confirme.

PERTURBATIONS DANS LE RÉGIME DU CIRCUIT GÉNÉRAL. i63

C'est de la même manière que, dans notre circuit aérien, doivent prendre naissance des tourbillons (fig. 57). Le « Gulf-Stream aérien », dont nous parlions, est un fleuve d'air chaud qui coule entre deux rives d'air froid; comme il accomplit un circuit fermé, Tune de ces rives est toujours concave; c'est sur ses bords que prendront naissance des tourbillons atmosphériques analogues à nos tourbillons liquides de tout à l'heure; et, étant donné le sens général de translation de l'air dans le circuit, sens qui est celui des aiguilles d'une montre, on voit que le tourbillon, « roue assujettie à suivre le courant en roulant sur sa rive concave », aura, au contraire, un mouvement âeToXaxion à gauche, c'est-à-dire cyclonique.

Cette rotation de l'air, d'origine mécanique, donnera naissance à une force centrifuge qui aura comme conséquence un abaissement de la pression au centre du tourbillon ; 11 y aura donc une « dépression n au vrai sens du mot, et cette dépression sera caractérisée par des isobares vaguement circulaires et à peu près concentriques. ^"'- '^- i.^'^^ltZT^''"""

Comme c'est en hiver, dans nos climats, que, à cause de la différence de température entre l'air amené et l'air ambiant, le courant aérien a la plus grande violence, c'est en hiver surtout que ces tourbillons prendront naissance. Ainsi s'explique l'origine d'une grande partie des bourrasques que nous avons à subir.

Ces tourbillons ne se produisent pas constamment, de même que dans les cours d'eau, il ne se produit pas tout le temps des remous. Ils sont même parfois séparés les uns des autres par de longues périodes caractérisées par une grande régularité de régime atmosphérique.

Cette régularité se traduit sur les cartes météorologiques quotidiennes par des isobares sensiblement parallèles (fig. 58); les vents sont réguliers, en force et en direction, et la cane que nous donnons ici les montre dirigés vers les basses pressions, perpendiculairement aux isobares, avec la légère déviation à droite. Les météorologistes ont donné tm nom à cette disposition des isobares : ils l'appellent isobare en réseau

i64 LE TEMPS QZTIL FAIT.

OU en pente^ pour marquer la similitude avec le courant d^un fleuve.

Cette régularité de cours du circuit général est, en effet, de tous points, comparable à celle d*un fleuve en régime normal ; ici, plus de tourbillons mais simplement des a ondulations » régulières, alternatives de Itères hausses et de légères baisses, analogues à la houle de la mer dans les zones de calme, et accusées par le baromètre qui remonte au passage de Tonde condensée et baisse au passage de Tonde dilatée.

Ce régime de régularité est fréquent dans nos régions de TEurope occidentale; c'est à lui que nous devons nos vents dominants des côtes de France : vents d^ouest et de sud-ouest, dont tout le monde a remarqué la fréquence, fréquence aflSrmée par le sens d'inclinaison des arbres le long de nos côtes de Tocéan et de la Manche. Quand les isobares sont orientées de Touest à Test, les vents soufflent du sud-ouest et souvent amènent de la pluie; quand, au contraire, les isobares sont orientées du sud au nord, les hautes pressions étant à Test, les vents soufflent du sud-est.

Succession des vents : loi de Dove.

Examinons la carte du circuit général qui passe au-dessus de TEurope : cette carte nous montre que les régions de TEurope centrale se trouvent presque toujours au sud de la branche d'aller et au nord de la branche de retour du circuit Atlantique causé par notre « Gulf-Stream aérien » (fig. 60).

D'autre part, les vents que, en règle normale, ce circuit comporte pour nous sont des vents d'ouest et de sud-ouest; mais quand le circuit est troublé par des tourbillons ou des bourrasques cycloniques, alors le régime des vents est troublé et les courants d'air, au lieu de souffler toujours de Touest ou du sud-ouest, prennent des directions variables.

Mais, en général^ cette succession des vents dans un lieu déterminé ne se fait pas au hasard; elle est soumise à une loi, et cette loi, énoncée pour la première fois par le météorologiste allemand Dove, au commencement du xix*" siècle, est une conséquence de Texistence du circuit Atlantique, dont elle est une véritable démonstration.

Considérons d'abord une station située az/ sud àt la route suivie par le centre d'une dépression ; dans le cas actuel, où nous supposons cette dépression transportée par la branche nord du circuit Atlantique au-dessus de TEurope, elle chemine de gauche à droite, c'est-à-dire de Touest à Test.

58 Séjufeptfè du eircuit êmtn - Biseau d'isobares 'en pente t

Carte isothermijuo - ffaîs