MÉTÉOROLOGIE

COURANTS-JETS



Introduction

Un courant-jet ou jet stream (en anglais) est un courant tubulaire aplati, quasi horizontal, voisin de la tropopause, axé sur une ligne de vitesse maximale et caractérisé par de grandes vitesses et d'importants gradients transversaux de vitesse. En règle générale les courants-jets ont plusieurs milliers de kilomètres de longueur, quelques centaines de large et seulement quelques kilomètres d'épaisseur et leur trajet d'Ouest en Est a typiquement une forme méandreuse. Les courants-jets peuvent démarrer, s'arrêter, se diviser en deux voire plus, se combiner en un seul courant ou circuler dans plusieurs directions. Source : Météo-France

Jet Stream Tube

Gradients :
- verticaux (selon Z) 5 à 10kt/1000ft
- horizntaux (selon X) 20 à 30 kt:100 Nm


Le jet polaire et le jet subtropical jouent un rôle dans le maintien de la circulation générale de la Terre. Ils sont légèrement différents dans chaque hémisphère en raison des différences dans la répartition des masses terrestres et des océans.
Ci-dessous position normale des courants-jets polaires et subtropicaux dans l'hémisphère Nord et dans l'hémisphère Sud.

Jet Stream Sphere

Jets polaires

Le jet du front polaire est associé à la limite entre l'air froid des latitudes supérieures et l'air chaud des latitudes moins élevées et près de la tropopause. L'interaction de l'air chaud tropical entre les latitudes moyennes et l'air froid polaire, anime une grande partie de la météo de l'hémisphère Nord tout au long de l'année. Pour diverses raisons, le changement de température entre les latitudes moyennes n'est pas graduel et régulier, mais plutôt soudain à travers la frontière air polaire - latitude moyenne. Cette limite, entre les deux masses d'air, est connue sous le nom de front polaire. C'est la zone de collision où les dépressions atlantiques se développent. Les fortes déclivités de pression qui se produisent en altitude entraînent une bande étroite de vents de haute altitude très forts, dépassant parfois 160 nœuds, juste en dessous de la tropopause. De telles bandes se produisent dans les deux hémisphères et sont connues sous le nom de jets. Celui de l'hémisphère Nord, associé au front polaire, est souvent appelé le jet polaire. Plus le contraste de température est important sur le front, plus le jet polaire est fort. Il est généralement plus fort en hiver, lorsque le contraste entre l'Arctique glacial sans soleil et les latitudes moyennes est maximal.

Jet Stream polaire

Ci-dessus: coupe à travers la troposphère de l'hémisphère Nord. L'air monte dans la zone de convergence intertropicale et circule vers le nord via les cellules de Hadley et Ferrel (parfois séparées par un jet subtropical relativement faible) avant de rencontrer de l'air polaire froid au front polaire, où se trouve le jet stream.

Jets subtropicaux

Ces jets, comme les jets polaires, sont mieux développés en hiver et au début du printemps. Pendant l'été, dans l'hémisphère nord, le jet subtropical s'affaiblit considérablement, et n'est identifiable que par des traînées de vélocité sporadiques autour du globe. Le jet subtropical garde sa position géographique très stable ainsi qu'une direction quasi-constante entre les 225° et 285°. En hiver, le jet subtropical s'intensifie et se trouve entre 20° et 40° de latitude. Son intensité moyenne est de 120 à 150 nœuds mais peut parfois dépasser les 250 nœuds. Le noyau du jet se trouve le plus souvent entre 35 000 et 40 000 ft.
En règle générale, le jet subtropical est moins vigoureux et plus stable que le jet polaire et son influence directe sur le temps est donc faible. Un mouvement d'affaissement accompagne le jet subtropical et donne lieu à un temps majoritairement beau dans les zones qu'il traverse. Ce jet est également remarquablement persistant de temps en temps, mais il fluctue quotidiennement. Parfois, il dérive vers le nord et fusionne avec un jet polaire. Sur l'Asie en été, le jet subtropical est remplacé par le courant-jet tropical oriental.

Jet Stream Position

Jets stratosphériques

Les prospections de l'atmosphére par radio-sonde et les sondages par fusées ont permis de mettre en évidence l'existence de vents forts dans la stratosphère.
Dans la basse stratosphère 12 à 15 km, la structure des vents est proche de celle de la haute troposphère. Elle est dominée par la présence des courants jets. Les jets à 30°N et 30°S sont des courants d'Ouest (vers l'Est) et sont dus à la force de Coriolis qui dévie les particules allant de l'équateur vers le pôle Nord vers la droite (dans l'hémisphère Nord). On peut tenir le même raisonnement dans l'hémisphère Sud mais, dans ce cas, Coriolis dévie vers la gauche. Comme les particules vont de L'équateur vers le pôle Sud, on retrouve bien un jet d'Ouest. Le jet de l'hémisphère d'hiver est plus fort.
Dans la stratosphère moyenne 30 à 80 km, la circulation est marquée par 2 forts jets (plus de 200 km/h) situés vers 65 km d'altitude. Celui de l'hémisphère d'hiver est d'Ouest (vers l'Est) alors que celui de l'hémisphère d'été est d'Est. La relation dite du « vent thermique » permet de comprendre ce phénomène. Cette relation dit que si l'on a un gradient méridien de température, il lui sera associé un cisaillement (gradient vertical) du vent zonal (et vice-versa). À altitude constante, la température diminue en allant vers le Nord. Quant au vent zonal, il va augmenter avec l'altitude. Ainsi, dans la stratosphère, aux environs de 50 km d'altitude, on a un fort gradient méridien de température. En hiver, on a un gradient méridien de température négatif, donc si l'on part d'un vent quasi nul à 40 km d'altitude, on aura un jet d'Est au Sud et un jet d'Ouest au Nord vers 60 km d'altitude. En été, c'est donc l'inverse.  
Source : Planet/Terre - Auteur Vincent Daniel CNRS

Jet est équatorial

Le jet d'est équatorial Tropical Easerly Jet ou TEJ (en anglais) est un vent d'est de niveau supérieur qui commence à la fin de juin et se poursuit jusqu'au début de septembre. Ce fort courant d'air qui se développe dans la haute atmosphère pendant la mousson asiatique est centré aux latitudes 5° à 15°N, il s'étend de l'Asie du Sud-Est à l'Afrique Occidentale. Le plus fort développement du jet est à environ 15 km (FL 450) au-dessus de la surface de la Terre avec des vitesses de vent allant jusqu'à 80 à 90 Kt dans les noyaux les plus forts sur l'océan indien. Il est en liaison avec la mousson.

Jet Stream equtorial

Étude du jet polaire

Le courant-jet polaire de l’hémisphère nord se situe souvent entre 45° et 60°, mais on peut le rencontrer à des latitudes comprises entre 35° et 70° de latitude nord, sa position étant plus au Sud en hiver qu’en été. Il est difficile d’expliquer comment surviennent les courants-jets , mais l'existence des courants-jets provient toujours de la recherche d'un double équilibre thermique de la part de l'atmosphère, entre les zones froides (les pôles) et les zones chaudes (les tropiques et l'équateur) d'une part, entre les zones proches du sol (qui se réchauffent au contact de celui-ci) et les zones proches de la tropopause (qui ont tendance à se refroidir) d'autre part ; ainsi, un courant-jet est toujours associé à une variation importante de température.
Le courant-jet joue un rôle majeur dans la formation des dépressions, dans le renforcement ou l'affaiblissement de leur activité et dans la détermination de leurs trajectoires ; mais chaque dépression, inversement, déforme le courant-jet, l'incurve et a tendance à le repousser vers le pôle : de cette manière, elle exerce durant plusieurs jours une action indirecte sur les trajectoires et l'intensité des dépressions qui lui succèdent.Source : Météo-France.

Termologie utilisée

Quelques termes de vocabulaire sont utlisés pour décrire les éléments essentiels du jet.
Coeur du jet : c'est le noyau central de vitesse maximale du vent dans le jet. Il correspond au point de la plus forte intensité du vent.
Axe du jet : ligne joignant les points de la vitesse maximale, prise dans le sens de la longueur. Cet axe décrit tous les méandres associés à la forme du jet dans l'espace.
Noyaux de vent fort : c'est la représentation sur certaines cartes en altitude, de lignes istaches fermées faisant apparaître une zone de plus grande vitesse.
Côté cyclonique : côté froid au-dessous du coeur du jet, correspondant au côté de la dépression (côté gauche dans l'hémisphère Nord et côté droit dans l'hémisphère sud). Ce côté devient côté de chaud au-dessus du coeur du jet.
Côté anticyclonique : côté chaud au-dessous du coeur du jet, correspondant au côté de l'anticyclone (côté droit dans l'hémisphère Nord et côté gauche dans l'hémisphère sud). Ce côté devient côté de froid au-dessus du coeur du jet.
Vue spatiale d'un courant-jet dans l'hémisphère nord

Jet Stream vue spatiale

Direction du jet polaire

La composante Ouest n'est qu'une composante moyenne ; en examinant les situations instantanées, on contate que le jet se déforme en permanence en liaison avec les ondulations du front polaire dont il porte le nom.

Jet Stream carte

Jet et température

La coupe verticale traversale d'un jet (figure ci-dessous) fait apparaître un conflit de masse d'air, ayant donné naissance à un front froid. Le pôle Nord se situe à gauche et l’équateur à droite. La zone en vert représente la zone de transition entre l’air polaire froid et l’air tropical chaud. Les isothermes (rouge clair) sont plus élevées dans l’air tropical que dans l’air polaire, à cause de la différence de densité, ce qui conduit à une différence de pression et une augmentation de la vitesse des vents avec l’altitude.
Le jet (en bleu sur le dessin) se trouve juste en-dessous de la tropopause tropicale (ligne rouge) et entre la masse d'air de la tropopause tropicale et la masse d'air de la tropopause polaire.

Jet Stream coupe

Structure thermique des jets polaires

Jet Stream thermique

La carte TEMSI ci-dessous représente ce conflit de masse d'air. Le pôle Nord se situe en haut de la carte et l’équateur en bas. Près de BORDEAUX (côté équatorial) la tropopause situe au niveau 420 pour une température de -58°C et l'iso O°C est au niveau 130. Alors qu'au nord de l'ANGLETERRE à NEWCASTLE (côté polaire) la tropopause situe au niveau 250 pour une température -48°C et l'iso O°C au niveau 40.

Jet Stream carte

Jet et gradient de vitesse du vent

Les résultats statistiques font apparaître que les gradients horizontaux de vitesse de vent sont plus importants du côté cyclonique que du côté anticyclonique. Sur le dessin ci-dessous on constate qu'en partant du coeur du jet 175Kt, que l'on obtient la valeur de 60Kt à 245 NM du côté cyclonique, et que cette valeur n'est atteinte qu'à 504 NM du côté anticyclonique.
Cela donne un gradient horizontal de vitesse de l'ordre de :
- 45 KT/100NM du côté cyclonique,
- 20 Kt/100 NM du côté anticyclonique.
Les gradiendts verticaux du vent sont plus marqués au-dessus du coeur du jet qu'au-desssous.

Jet Stream Force

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