La force motrice du vent est la force du gradient de pression. Lorsque la pression est différente d’un endroit à un autre, une différence de pression existe. Lorsqu’une différence de pression existe, un gradient de pression existe. Le gradient de pression est généralement indiqué par la proximité d’isobares (lignes de pression constante) sur une carte météorologique de surface. Lorsque plusieurs lignes sont serrées sur la carte, il existe un grand gradient de pression, où les lignes sont écartées, il existe moins de gradient. Dans un sens fondamental, il y a plus d’air à un endroit qu’à un autre. L’atmosphère essaie toujours d’égaliser les déséquilibres. Un déséquilibre de pression fait souffler des vents alors que l’atmosphère tente d’égaliser la différence de pression. C’est le plus souvent le cas lorsqu’une forte zone de basse pression passe au-dessus d’une zone. La différence de pression entre la basse pression et la haute pression adjacente produit des vents forts.

Les différences de pression résultent généralement de différences de chauffage. Les différences de chauffage à grande échelle entre l’équateur et les pôles produisent la circulation générale de l’atmosphère. La circulation générale des vents autour du globe sera abordée dans la leçon 7. La plus grande partie de la chaleur est contenue près de l’équateur, où se produit la plus grande partie du chauffage. Le mouvement ascendant de l’air est une règle générale ici en réponse à l’excès de chaleur. Aux pôles, des températures plus froides provoquent un mouvement de descente. Cette différence de chaleur entraîne la circulation générale.

Ce schéma d’écoulement décrit le mouvement général de l’air. La région la plus « chaude » est l’équateur, étant la plus normale au soleil, non pas parce qu’elle est plus proche du soleil mais parce qu’elle est presque plate par rapport au rayonnement du soleil. Les pôles sont inclinés, ce qui fait que le rayonnement solaire frappe le Pôle Nord et le Pôle Sud à des angles raides. Plus la surface est normale pour le soleil, plus une région sera lumineuse et chaude. Le réchauffement le plus important se situe autour de l’équateur (Fig. 4.22). Les nuages peuvent créer des variations; parfois, il y aura un réchauffement plus important quelque part en dehors de l’équateur. Mais en moyenne près des pôles, le chauffage est minime et près de l’équateur au maximum. Cela explique la circulation générale des vents sur la planète.

Fig. 4.22 Les rayons parallèles frappant la Terre se propagent davantage vers les pôles que vers l’équateur. Les rayons, plus normaux ou plus verticaux, chauffent l’équateur plus efficacement que plus près des pôles. Cela provoque une différence de température générale entre l’équateur et les pôles et entraîne la circulation de l’atmosphère.

Les différences de chauffage créent à leur tour des différences de pression. L’air froid s’enfonçant au pôle aurait tendance à produire une pression plus élevée avec l’air froid s’enfonçant vers le sol. Une basse pression se produirait avec la montée de l’air à mesure que l’air s’éloigne du sol. Les différences de pression font souffler des vents, essayant d’égaliser les différences de pression.

Ces différences de pression sont observées en regardant les gradients de pression. La différence de pression produit une force appelée force de gradient de pression (PGF). Il est défini comme:

Équation 4.9

où P est la pression et Z la distance horizontale.

La force du gradient de pression peut être modifiée en augmentant la différence de pression (DP) ou en réduisant la distance (DZ) du changement de pression.Lorsqu’il existe une force de gradient de pression, le vent tentera d’équilibrer la force en passant directement de la haute à la basse pression (Fig. 4.23).

La carte de surface (Fig. 4.24) montre un excellent exemple de la relation ci-dessus. Le PGF est assez fort autour de la zone de basse pression dans le nord-est des États-Unis, tandis que le centre-sud des États-Unis a un gradient de pression relativement faible.

Fig. 4.24 Carte météorologique de surface avec les vents, les isobares et les basses et hautes pressions représentées. Cliquez sur l’image pour l’agrandir.

La carte de surface indique les vents de surface et la direction sur les barbes et les isobares, lignes de pression constante. Remarquez à quel point les isobares sont bien tassées au large de la côte est. Un fort gradient de pression existe et des vents forts soufflent. Les vents soufflent du sud à 25-30 nœuds (chaque barbe pleine représente 10 nœuds et chaque demi-barbe, cinq nœuds). En regardant le sud du Kansas, il existe peu de gradient de pression; le vent répond avec des vents de 5 à 10 nœuds ici.