CHAPITRE III

Recherches empiriques sur la formation des minima et des maxima barométriques.

La question de sayoir comment se forment les minima et les maxima barométriques n'a pas trouvé encore sa solution définitive. Il n'entre pas dans le cadre de ce livre d'exposer les recherches théoriques en cet égard, (i) Du reste le temps ne paraît pas encore venu où une solution complète de ce problème fondamental de la météorologie dynamique pourra être donnée par des considérations théoriques. Les observations n'embrassent encore qu'une partie relativement restreinte de la surface terrestre et les recherches sur les régions supérieures de l'atmosphère sont à peine commencées. Ainsi on peut encore à l'heure actuelle repéter ce qu' Hoffmeyer disait au Congrès de Paris en 1878: .. . iC'est donc seulement la moindre partie du phénomène entier que nous connaissons, et conséquemment toute conclusion doit flotter dans le vague. En attendant, concentrons tous nos efforts sur un objet, savoir: de ressembler des matériaux suffisammant bons et d'une portée convenable; exerçons notre patience à élaborer ces éléments en suivant les directions les plus diverses, afin de faciliter les vues d'ensemble et de faire ressortir les traits caractéristiques. Quand le moment précis sera venu, la météorologie ne manquera pas d'avoir un Kepler pour révéler ses lois; mais vouloir en précipiter la rédaction n'est point chose possible.» (2)

(i) On les trouve dans les collections suivantes: GUvdand Abbe: The meohanics of the atmosphère. A Collection of translations. — Smithsonian Misoellaneous Collections. — Washington 1891. — et Marcel BriUoum: Mémoires originaux sur la circulation générale de Tatmosphère. — Paris 1900.

(2) Congrès international de météorologie tenu à Paris du 24 au 28 août 1878, p. 96.

Nous nous bornerons par conséquence à exposer ici les recherches empiriques sur la formation des cyclones et des anticyclones. Cependant, nous différons jusqu'aux chapitres suivants la discussion détaillée des études les plus récentes sur les régions supérieures de l'atmosphère au moyen des observations des nuages oa des instruments euregistreurs portés dans Tatmosphère par balloDS ou cerfs-volants.

Depuis le commencement de la météorologie dynamique il a régné deux opinions ou théories sur la formation des cyclones et des anticyclones: la théorie thermique et la théorie mécanique, que Ton a opposé souvent l'une à l'autre, bien qu'elles contiennent probablement chacune une part de vérité.

1° Théorie thermique, — Comme nous l'avons vu plus haut les météorologistes du commencement du 19"*® siècle admettaient que les causes des vents se réduissent à des différences de température entre des pays voisins. Kœmtz s'exprime ainsi: (i) «Supposons que deux colonnes d'air aient la même température dans toute leur hauteur, elles seront en équilibre; mais si la terre sur laquelle elles reposent s'échauffe inégalement, l'équilibre sera rompu. Faisons abstraction de la sphéricité du globe; supposons que l'air ait la même densité dans toute sa hauteur, et qu'il ait une limite supérieure bien déterminée. Désignons par AB (fig. 28) la surface de la terre, et CD la limite de l'atmosphère parallèle à AB. Si toute la surface AB s'échauffait également, l'air se dilaterait et éloignerait de la terre la* limite CD. Mais si la portion EF est échauffée tandis que AE et FB conservent la même température, alors la colonne d'air EFIL se dilatera, et sa limite supérieure sera plus élevée en 6H que IL, par exemple. Mais, de même qu'une goutte d'eau tombant sur une surface liquide s'étend également dans tous les sens, de même la masse d'air située entre GH et IL s'écoule de tous les cotés et produit des vents qui, ainsi que l'indique la flèche d'en haut, soufflent des pays plus chauds vers des pays plus froids.»

(i) Lefarbach der Météorologie. I. Halle 183 1, p. 138, et Coois complet de météorologie, traduit par Ch. Martins. Paris 1843, p. 31.

«Tandis que ces phénomènes se passent dans les régions supérieures de l'atmosphère, l'équilibre est aussi rompu au niveau du sol par le poids de Tair qui est épanché à la partie supérieure, cet accroisement de poids de la colonne dont EF est la base se trouve diminué. De même que l'air comprimé dans un ballon s'écoule au dehors dès qu'on y pratique une ouverture, de même l'air s'écoule des parties plus froides vers les régions plus chaudes dans la direction des flèches inférieures.»

Kg. 28.

»Si la région EF s'était notablement refroidie, l'atmosphère située au-dessus se serait contractée; et les colonnes d'air AE et Ffi se seraient écoulées vers EF, tandis que deux courants inverses auraient eu lieu à la surface du globe. La combinaison de ces faits nous conduit à la conclusion suivante:»

l^Si deux régions voisines sont inégalement échauffées^ il se produira dans les couches supérieures un vent allant de la région chaude à la région froide, et à la surface du sol un courant contraire,^

Nous avons vu plus haut que l'air ne se meut pas en ligne droite vers le centre chaud mais en spirales. La déviation apparente produite par la rotation de la terre sur tous les mouvements qui ont lieu à sa surface est exactement la même, quelle que soit la direction du mouvement initial; cette action déviante

s'exerce toujours perpendiculairement à la direction du mouvement; elle est dirigée vers la droite dans Thômisphôre nord, vers la gauche dans l'hémisphère sud; toutes choses égales d'ailleurs, elle est proportionelle à la vitesse du mouvement, enfin, elle dépend de la latitude étant proportionelle au sinus de cette latitude. Nous avons vu aussi que l'angle du vent avec le gradient dépend du coefficient de frottement. Enfin nous avons constaté que l'air autour du centre monte en haut, qu'il 7 a une hauteur à laquelle l'air se meut en cercle autour du centre, et qu'a mesure qulon s'élève plus haut, les vents sont écartés en dehors. Dans les maxima les directions sont renversées, (i)

Fig. 29.

CerUre^

CTvcuzcL

I^oiâ.

Maxx>.

Supposons donc qu'il existe à la surface de la terre un centre chaud, comme celui admis par Kœmtz. D'après ce que nous avons vu plus haut, les surfaces d'égale pression se creuseront dans le voisinage du sol et s'inclineront de part et d'autre vers le point le plus chaud. A une certaine hauteur, il 7 aura une surface isobare mo7enne (Fig. 29) qui sera un plan horizontal: c'est le plan neutre. Au dessus de ce plan, au contraire, les surfaces isobares seront bombées au centre.

Des considérations analognes montrent que les caractères généraux de la circulation de l'air sont absolument opposés audessus d'un centre froid.

(i) T. n. Chap. I.

Dans Tair sec ces tourbillons ne dureraient pas longtemps, car l'air ascendant se refroidit et l'air descendant s'échanffe rapidement et du reste les mouToments de Tair ont précisément pour efiet d'uniformiser les températures. Mais si l'air ascendant est suffisamment humide, la condensation commencera à une hauteur relativement faible et à partir de ce moment, la décroissance de température dans l'air saturé ascendant est très lente, et la température de la colonne d'air ascendante sera beaucoup plus élevée que celle de l'air environnant à la même hauteur, (i) Ce système possède donc en lui-même toutes les conditions de permanence.

Ainsi, d'après la théorie thermique les cyclones ou les dépressions barométriques se produiraient dans un air calme s'il y a un centre chaud à la surface terrestre, surtout si l'air ascendant est assez humide pour qu'il s'y produise une abondante condensation.

En comparant la carte des isothermes avec celle des isobares pour la même saison on trouve en effet, surtout pour l'hiver, une corrélation surprenante. (2) Les grands mouvements cycloniques des zones tempérées se trouvent sur les mers, couvertes d'air chaud et humide, et les grands anticyclones dan? l'air froid et sec des grands continents.

Déjà en 1878(3) Hoffmeyer a remarqué que, sur les petites mers comme sur les grands bcéans, il se développe pendant l'hiver des minima barométriques, ou plutôt qu'on trouve là une tendance à renforcer les minima qui passent. Hoffmeyer cherche la raison de ce fait dans la différence de température qui existe pendant la saison froide entre la mer et les pays qui la bordent Comme exemples, il cite le détroit de Davis, la mer Baltique, la mer Blanche, la mer Noire, la mer Caspienne et les parties de la Méditerranée voisines de l'Italie.

Une conséquence de la formation de ces minima est qu'il doit exister des vents de direction contraire sur les bords orientaux et occidentaux de ces mers, ce qui peut aider à comprendre la différence climatérique qui existe dans l'hémisphère nord entre les côtes occidentales et les côtes orientales pendant la saison d'hiver.

(i) Voir plus haut T. I. p. 174—177.

(2) Nous avons vu (T. I) que les isobares sont en relation aveo les isanomaies thermiques d'après la loi formulée par MM. Teisserenc de Bort et Wild.

(3) Congrès international de météorologie tenu à Paris 1878. p. 34.