V. — Composante verticale du vent
M. Angot n'a pas encore résumé les résultats relatifs à celte composante verticale; il faut les rechercher dans les Mémoires de 1891 à 1894 que nous allons rappeler brièvement; nous reproduirons principalement les conclusions qui sont identiques dans toutes les années.
L'étude des courants verticaux offre un grand intérêt pour la météorologie et il n'a pas encore été fait d'observations de ce genre dans une situation aussi satisfaisante qu'à la Tour Eiffel; aussi M. Angot donne-t-il à ce sujet les tableaux les plus détaillés, dont nous ne rappellerons qu'une faible partie, en laissant de côté les années 1892 à 1893 dont les résultats ne sont pas très diff'ércnts des années extrêmes.
« Mémoire de 1891. — La composante verticale du vent a été mesurée au moyen d'un appareil analogue à ceux qu'avaient employés déjà dans ce but le P. Dechevrens et M. Garrigou-Lagrange. Cet instrument se compose de quatre ailettes planes, inclinées à 45** et portées par quatre bras horizontaux en croix, réunis par un axe vertical, autour duquel peut tourner le système. Les ailettes étant inclinées dans le même sens par rapport à l'axe, il est clair que le moulinet doit rester immobile dans un courant d'air horizontal, tourner dans un sens quand le vent a une composante verticale ascendante et dans l'autre sens quand le vent a une composante horizontale descendante. Au moyen d'un dispositif très ingénieux imaginé par MM. Richard frères, et qui est du reste identique à celui de leur girouette, les mouvements du moulinet sont transmis à distance, au moyen de quatre fils seulement, à un cylindre vertical, devant une génératrice duquel descend une plume, qui inscrit ainsi tous les mouvements du moulinet. Le tracé s'effectue de gauche à droite quand la composante du vent est ascendante, de droite à gauche quand la composante est descendante; il se réduit à une ligne verticale quand le moulinet reste immobile. Le moulinet a été taré sur un manège, de manière que le déplacement angulaire du cylindre récepteur, pendant un temps donné, peut être traduit immédiatement en kilomètres par-
MÉTÉOROLOGIE i05
courus par le vent dans le sens vertical. Le moulinet est installé au sommet de la Tour Eiffel, à la même hauteur que les anémomètres (305 m au-dessus du sol).
« L'observation de cet instrument présente de grandes difficultés; il peut tourner même dans un courant parfaitement horizontal si la vitesse du vent n'est pas rigoureusement la même aux deux extrémités du diamètre du moulinet, et il suffit pour cela du plus petit obstacle. Les premières observations, faites en 1889 et au commencement de 1890, ont révélé une cause d'erreur de ce genre : la tige qui porte le paratonnerre de la Tour Eiffel pouvait faire écran tantôt d'un côté du moulinet, tantôt de l'autre, quand le vent soufflait de deux directions déterminées; pour l'une de ces directions, il y avait alors renforcement apparent des vents ascendants, tandis que, pour l'autre, il y avait renforcement apparent des vents descendants.
« J'ai fait remédier à cette cause d'erreur en plaçant le moulinet au centre d'un grand cylindre vertical ouvert à ses deux extrémités. Il y a bien à craindre encore les remous que le vent peut produire dans ce cylindre; mais il n'y a plus aucune raison pour que ces remous introduisent une erreur systématique; du reste, l'examen minutieux des observations n'a révélé aucune erreur de ce genre. Quoi qu'il en soit, on ne peut donner les observations de la composante verticale du vent qu'avec beaucoup de réserves, et il y a lieu de chercher à perfectionner, si cela est possible, la méthode d'observation.
« Nous indiquons dans le tableau suivant, pour chaque mois, le nombre d'heures pendant lesquelles la composante verticale du vent a été constamment ascendante, tantôt ascendante et descendante (variable), constamment descendante et constamment nulle; puis le total des chemins parcourus respectivement par les vents ascendants, par les vents descendants, et le rapport de ces deux nombres.. Enfin, pour permettre d'apprécier l'importance relative des courants ascendants, nous avons ajouté pour chaque mois la vitesse moyenne, en mètres par seconde, de la composante verticale du vent, et à côté la vitesse moyenne de la composante horizontale, mesurée par le moulinet Richard; le rapport de ces deux nombres est la cotangente de l'inclinaison du vent sur l'horizontale; nous donnons ce rapport ainsi que l'inclinaison correspondante, exprimée en degrés et dixièmes de degré.
Vitesse moyenne
en mètres
par seconde
de la composante
Rapport
verticale m
horizontale m
Rapport
InclinaiiOD
iM
SP
io,o4
1890-1891. — Totaux mensuels et moyennes de la composante verticale du vent.
Chemin total parcouru Nombre d'heures de vents par les vents
ascen- va- descen- ascen- descen-
dante riables dants nuls dants dants
km km
Nov. 1890(1). 422 121 75 84 i.33i,3 25i,o
Décemb. 1890. G36 43 o G5 1.340,9 8,4
Janvier 1891 .612 78 20 34 2.472,4 75,5
Février .... 548 70 8 46 1.170,7 38,4
Mars 4^ 182 52 21 2.119,0 291,1
Avril (2). ... 4ii i85 29 23 i.4o5,6 124, 5
Mai 439 239 45 21 1.572,7 194,5
Juin 4i4 248 24 34 1.374,8 i3o,3
Juillet 35o 3n 5i 32 1.398,1 184,7
Août 36i 323 46 i4 1.600,9 2o5,7
Septembre . . 4 10 241 34 35 i.43o,6 i4o,5
Octobre. . . . 63i 92 11 10 3.i3r>,o 46,3
Novembre . . 557 35 22 106 1.909,4 21,2
Décembre . . (>48 5i 7 38 2.128,8 34,4
« L'examen des tableaux qui précèdent conduit aux conclusions suivantes :
a r Dans tous les mois sans exception, les vents ascendants remportent considérablement sur les venls descendants. Le rapport des chemins totaux parcourus par le vent dans ces deux sens varie peu dans les mois compris entre mars et septembre; il est alors en moyenne de 8,6. Dans les mois froids (novembre 1890 excepté) que comprennent les observations, le rapport est beaucoup plus grand; il est en moyenne de 54,2 et atteint même 160 en décembre 1890. Il paraît difficile d'expliquer cette prépondérance des vents ascendants : on ne peut l'attribuer à la température, puisqu'elle s'exagère en hiver. Ce ne peut être non plus un effet local causé par les ondulations du sol, puisque la Tour Eiffel domine de beaucoup toute la région; pour trouver des altitudes comparables, il faudrait aller jusqu'aux limites orientales et méridionales du bassin de la Seine. Ajoutons que cette prépondérance se manifeste par toutes les directions de vents, ce qui exclut l'hypothèse d'une influence de l'orien-
(1) Lacune de 18 heures.
(2) Lacune de 3 jours.
tation de rinstrument par rapport à la Tour elle-même. Tant qu'il ne pourra pas être prouvé que celte prépondérance des vents ascendants est due à un défaut inhérent au mode même d'observation, il faudra donc l'admettre, quelque paradoxale qu'elle puisse paraître.
« 2* Les périodes pendant lesquelles la composante verticale du vent est constamment descendante ou nulle se présente surtout pendant la nuit; on en trouve quelquefois pendant le jour, mais en hiver et jamais dans la saison chaude. La durée de ces périodes ne dépasse pas quelques heures, excepté en hiver, par les temps calmes.
« 3** Les périodes pendant lesquelles il y a alternance de vents ascendants et descendants sont surtout fréquentes pendant la saison chaude, de mars à septembre, au milieu du jour; elles sont même alors la règle. Les vents ascendants l'emportent encore beaucoup, mais ils sont fréquemment interrompus par des alternatives de courants descendants. Ces alternatives sont rares pendant la nuit en été et en tout temps pendant l'hiver. Celles que nous avons indiquées alors dans l'un des tableaux précédents proviennent principalement des heures pendant lesquelles il y a eu changement de régime, où le vent, après avoir été descendant, est devenu ascendant, ou réciproquement; ce ne sont donc pas des alternatives de vents ascendants et descendants proprement dites.
« 4** Les périodes de vent constamment ascendant ont une durée très variable; elles sont surtout importantes pendant la saison froide, où on les observe parfois sans interruption pendant plusieurs jours, et même pendant plus d'une semaine.
« 5* Le rapport moyen des composantes verticale et horizontale du vent est très petit, c'est-à-dire que l'inclinaison du vent sur l'horizon est toujours faible; pour les quatorze mois que nous avons considérés, cette inclinaison moyenne est de 4%
« Mémoire de 1894. — Nous donnons ci-dessous un tableau semblable à celui de 1891.
« Comme on le voit par les nombres de la dernière colonne, l'inclinaison moyenne du vent sur l'horizontale est toujours très faible; elle a atteint sa plus grande valeur, 6*, en novembre.
— Totaux mensuels et moyennes de la composante ve^Hicale du vent.
Vitesse moyenne
Nombre d'hei]
1res de vents descendants
nuls.
de la composante verticale horizontale
Rapport
ascendants
variables
Inclinaiion
Janvier (1). .
Février (2)
Mars (3) .
Avril (4) .
Mai . . .
Juin (5) .
Juillet. .
Août. . .
Septembre
Octobre . .
Novembre .
Décembre
« Les conclusions que Ton peut tirer des tableaux qui précèdent sont identiques à celles qu'avait fournies la discussion des années précédentes; il est donc inutile d'y insister, et nous renverrons pour ce point aux Mémoires antérieurs.
« Nous terminerons par quelques détails relatifs à la tempête du 12 novembre 1894, qui a présenté une violence extraordinaire à Paris et dans tout le nord de la France. Le centre de la dépression se trouvait aux îles Scilly à 7 heures; il est à Cherbourg vers 18 heures, puis remonte par le Pas-de-Calais et la mer du Nord; il a passé ainsi à 200 km environ au nord de Paris, où le minimum barométrique a été observé entre 17 heures et 19 heures.
« Le tableau suivant donne, en mètres par seconde, la vitesse moyenne pour chaque heure de la composante horizontale et de la composante verticale à la Tour Eiffel; nous y avons ajouté l'indication de l'inclinaison du vent sur l'horizontale et de sa direction.
(1) 8 jours.
(2) 12 jours.
(3) 26 jours.
(4) 19 jours.
(5) 26 jours.
verticale
Inclinaison
Direction
SiSO
sso
sso
SiSO
SiSO
sso
sso
sots
so
so
sojo
oso
oso
Vitesse
Heures horizontale
12 Novembre de midi à i3 i8,3
de i3 à 14 18,9
de i4 à i5 23,1
de i5 à 16 25,8
de 16 à 17 3o,()
de 17 à 18. ..... . 32,8
de 18 à 19 33,9
de 19 à 20 33,6
de 20 à 21 3o,8
de 21 à 22 27,5
de 22 à 23 28,3
de 23 à 24 24,2
i3 Novembre de o à i 20,0
de là 2 18,9
« Pendant toute la durée de la tempête, le vent a présenté une composante verticale dirigée de bas en haut. L'inclinaison du vent, maximum au moment où le centre de la tempête est le plus rapproché (8*, 7), est très grande encore et presque la même dans la moitié antérieure du tourbillon. Elle devient très faible au contraire à une certaine distance dans là partie postérieure, où le vent ascendant est alors coupé par de fréquentes alternances de vents descendants, ce qui ne se présentait pas dans la partie antérieure. En avant de la dépression, le vent est donc nettement et constamment ascendant, tandis que tout à fait en arrière il est à peu près exactement horizontal. La vitesse du courant horizontal était, du reste, la même au commencement et à la fin, et la direction a varié seulement de 4Ç entre les moments des plus grandes et plus petites vitesses verticales; ces phénomènes sont donc réels et ne peuvent être attribués au mode d'exposition des instruments.
« D'autres tempêtes observées antérieurement avaient donné des résultats analogues, mais qui se rapportent tous également à la partie du tourbillon située à droite de la trajectoire, w
§ 4. — Examen de quelques observations directes de températures
en 1894.
Dans les tableaux des températures que nous avons extraits du Mémoire récapitulatif de M. A. Angot, on ne voit figurer que des
no LA TOUR DE TROIS CENTS MÈTRES
moyennes horaires mensuelles s'étendant à une période de cinq années. Les chiffres qu'ils renferment sont établis en prenant pour chaque heure la moyenne des 30 ou 31 observations du mois et ensuite la moyenne de ces cinq premières moyennes.
Cet emploi des moyennes horaires du mois, par lequel on nivelle, d'une façon un peu sommaire, tous les écarts, donne bien l'allure générale relative des phénomènes observés; mais on comprend que les chiffres ainsi obtenus, dans lesquels entrent des éléments dont les écarts sont parfois de 25 degrés, sont loin de fournir des valeurs voisines de celles qu'on relèverait directement dans chaque cas particulier. La représentation même approximative de ces dernières, si on voulait quelque peu les généraliser, offre des difficultés à peu près inextricables, et ce n'est que par des exemples particuliers que l'on peut se rendre compte de ces variations dans leur réalité.
Il n'est donc pas inutile de relater un certain nombre d'observations directes.
Nous avons pris comme exemple l'une des années entrant dans la moyenne déjà étudiée, l'année 1894, et nous indiquons dans le tableau qui suit deux séries d'observations empruntées aux relevés détaillés conservés au Bureau, et faites simultanément au Bureau central et à la Tour. Nous avons retenu seulement, pour abréger, quatre des mois de l'année : janvier comme exemple des mois froids, juillet comme exemple des mois chauds, et enfin avril et octobre comme mois intermédiaires. — De plus, dans les quatre mois, nous n'avons considéré que deux des heures de la journée donnant approximativement au Bureau les minima du matin et les maxima de l'après-midi. — Ces heures sont : 6 heures et 14 heures pour janvier et octobre, 5 heures et 15 heures pour avril et
Les colonnes de différences horaires indiquent l'excès de la température du sol sur celle du sommet (B. C. M. — T. E.). Les signes — correspondent aux inversions de température (voir pages 112 et 113).
A titre de renseignement, nous donnons ci-inçlus le tableau des températures représentant la normale de Paris. Ce tableau donne la moyenne par jour pendant la période de 1841 à 1890, et pour chacun des quatre mois considérés. Ce tableau peut être utile pour des comparaisons, si l'on voulait étudier les variations en partant de ces normales.
Température normale de Paris (1 841-1 890)
Dates Janvier Avril
Octobre
HJ
