Vent

Leventest le mouvement d'une partie dugazconstituant uneatmosphère planétairesituée à la surface d'uneplanète. Les vents sont globalement provoqués par un réchauffement inégalement réparti à la surface de la planète provenant du rayonnement stellaire (énergie solaire) et par la rotation de la planète. Sur Terre, ce déplacement est essentiel à l'explication de tous les phénomènesmétéorologiques. Le vent est mécaniquement décrit par les lois de ladynamique des fluides, comme les courants marins. Il existe une interdépendance entre ces deux circulations de fluides.
Les vents sont généralement classifiés selon leur ampleur spatiale, leur vitesse (ex. :échelle de Beaufort), leur localisation géographique, le type de force qui les produit et leurs effets. La vitesse du vent est mesurée avec unanémomètremais peut être estimée par unemanche à air, un drapeau, etc. Les vents les plus violents actuellement connus ont lieu surNeptuneet surSaturne.
Le vent est l'acteur principal de l'oxygénation des océans ainsi que des lacs, par agitation et mise en mouvement de leurs surfaces. Il permet le déplacement de nombreux agents organiques et minéraux et d'expliquer la formation de certaines roches sédimentaires (ex. :lœss). Il influence le déplacement des populations d’insectes volants, lamigrationdes oiseaux, il façonne la forme des plantes et participe à la reproduction de certains végétaux. L'érosion éolienneparticipe parfois à la morphologie durelieflocal (ex. :congèrede neige,dunes). Le vent a inspiré dans lescivilisationshumaines de nombreusesmythologies. Il a influé sur lestransports, voire lesguerres, mais également fourni dessources d’énergiepour le travail purementmécanique(ex. :moulins à vent) et pour l’électricité(ex. :éoliennes). Il participe même auxloisirs.
Le vent fait le plus souvent référence aux mouvements de l’air dans l'atmosphère terrestre. Par extension, le mouvement de gaz ou de particules polarisées allant duSoleilvers l’espace extérieur est appelévent solaireet l’échappement gazeux de particules légères d’une atmosphère planétaire vers l’espace est nommé levent planétaire.
Les vents sont souvent classifiés selon leur force et la direction d’où ils soufflent. Il existe plusieurs échelles de classification des vents dont les plus connues sont l'échelle de Beaufortet l'échelle de Fujita. La première classe la force des vents selon treize niveaux qui vont du calme à celui desvents de force d'ouragan, en passant par labrise, lecoup de ventet latempête. La seconde classifie la force des vents dans unetornade.
Les pointes de vents au-dessus du vent moyen sont appeléesrafales. Lorsque le vent moyen augmente durant une courte période, il s'agit debourrasquesde vents. Des vents violents associés à un orage sont appelésrafales descendantes, connues en mer comme desgrains. Des vents violents sont associés avec plusieurs autres phénomènes météorologiques tels lescyclones tropicaux, lestempêteset les tornades.
L’accalmie du vent est au contraire une baisse sensible de la vitesse du vent.
Le premier instrument de mesure du vent est lagirouette, invention de laGrèce antiquedestinée à indiquer la direction du vent. Nous devons la première description scientifique des phénomènes éoliens àEvangelista Torricelliqui mit en évidence la pression atmosphérique de l'air avec sonbaromètreet àBlaise Pascalqui fut le premier à décrire le vent comme un mouvement de l'air, un courant d'air plus ou moins puissant ainsi que la diminution de pression avec l'altitudepuisRobert Hookeconstruira le premieranémomètre.Benjamin Franklinse lancera lui dans les premières descriptions et analyses de vents dominants et de systèmes météorologiques.
Lorsqu’un véhicule ou une personne se déplace, le vent ressenti au cours du déplacement peut être très différent du vent généré par les conditions météorologiques avec des conséquences parfois importantes. On distingue :
En météorologie, on ne considère une tendance comme crédible qu'après au moins 30 ans de mesures. En2019, larevueSciencea publié un travail réalisé par l'Université de Melbournebasé sur l’analyse d'environ 4 milliards de mesures (de vitesse de vent et de hauteur devagues), issues de 33 ans de suivi météorologique (1985-2018) par 31 missions satellitaires ayant utilisé 3 instruments indépendants :altimètres,radiomètresetdiffusomètres. C’est l’étude la plus complète jamais faite sur le sujet.
Elle confirme qu'au-dessus desmers, depuis 33 ans, lavitessemoyenne des vents n’a que faiblement augmenté. Par contre, la vitesse des vents forts (90centile) a fortement augmenté (ainsi par conséquent que la hauteur des vagues). Ces résultats ont un degré de confiance élevé car trois types d’instruments différents rapportent tous la même augmentation.
Curieusement, alors qu'habituellement, c'est l’hémisphère nord qui semble le plus touché par les changements rapides du climat, pour ce qui concerne le vent et la hauteur des vagues, c’est l’hémisphère sud qui se montre le plus fortement touché (la vitesse des vents de tempêtes a augmenté de1,5m/s, soit + 8 %, en 33 ans). Cette augmentation correspond à une énorme quantité d’énergiequi anime lesmasses d'air, en entraînant une hausse de 30cm(+5 %) de la hauteur moyenne desvagues. Au nord, la tendance est la même, mais avec une augmentation moins rapide et/ou moins forte, de même au centre du Pacifique. L’Europe de l'Ouestest sur les cartes faites par cette étude située dans une zone «rouge», alors que l'Ouest américainsemblent presque épargnés.
Les effets indirects de ce phénomène sont encore mal compris, mais outre un risque accru d’accidents maritimes et une hausse de consommation d’énergie pour la marine (marchandeetde guerre), et outre lesdégâts érosifscroissants observés sur lesîles,récifs,mangroves, certainsestuaireset littoraux, le vent et les vagues modifient le trait de côte et les sédiments, la turbidité de l’eau (et donc la pénétration de la lumière nécessaire à laphotosynthèse), lescourants, l’oxygénation et l’absorption/désorption de CO2et deméthane, la fracturation de labanquiseantarctique ou encore la répartition et la distance parcourue par lesembruns salés(un sol trop salinisé devient improductif). Le vol des oiseaux (et plus encore des insectes) ou la circulation des pollens, des particules et de certains polluants, envols de microplastiques, etc. peuvent en être changés… L’augmentation combinée du vent de tempête (+ 8 % au sud) et des vagues aggrave fortement les phénomènes desurcote.
Selon Ian Young de l'Université de Melbourne et co-auteur du rapport, le fait que le changement soit plus rapide et intense au sud de la planète est « particulièrement inquiétant car la houle de l'océan Austral détermine la stabilité de la majeure partie de l'hémisphère sud » (communiqué de l'université). Pour le rapport duGIEC, en préparation en 2019, de nouveaux modèles climatiques sont en construction ou en test dans le monde. Ceux-ci devraient éclairer ce phénomène si ce n’est l’expliquer.
Plusieurs échelles de classification des vents existent, la plus commune est celle deBeaufortutilisée par les marins. Celle-ci est une échelle de mesure empirique, comportant 13 degrés (de 0 à 12), de la vitesse moyenne du vent sur une durée de dix minutes utilisée dans les milieux maritimes. Initialement, le degré Beaufort correspond à un état de la mer associé à une « fourchette » de la vitesse moyenne du vent. Même si, de nos jours, cette vitesse peut être mesurée avec une bonne précision à l'aide d'un anémomètre, il reste commode, en mer, d'estimer cette vitesse par la seule observation des effets du vent sur la surface de la mer.
L'échelle de Fujita est une échelle de classement de la force des tornades selon les dommages causés. Elle est utilisée aux États-Unis pour remplacer l'échelle originale deFujitadepuis la saison estivale 2007. Elle a été développée pour pallier les faiblesses notées dans l'échelle originale qui montraient des incertitudes quant à la force des vents nécessaires pour causer certains dommages et à l'évaluation de situations similaires mais ayant affecté des constructions de différentes solidités.
Finalement, l'échelle de Saffir-Simpson pour les cyclones tropicaux, nommés « ouragans », se formant dans l'hémisphère ouest, qui inclut les bassins cycloniques de l'océan Atlantique et l'océan Pacifique nord à l'est de la ligne de changement de date. Elle est graduée en cinq niveaux d'intensité, correspondant à des intervalles de vitesses de vents normalisés. Pour classer un cyclone sur cette échelle, la vitesse des vents soutenus est enregistrée pendant une minute à une hauteur de 10 mètres (33 pieds), la moyenne ainsi obtenue est comparée aux intervalles (voir les catégories d'intensité).
On distingue trois zones de circulation des vents entre l'équateuret les pôles. La première zone est celle deHadleyqui se situe entre l'équateur et 30 degrés Nord et Sud où l'on retrouve des vents réguliers soufflant du nord-est dans l'hémisphère nord et du sud-est dans celui du sud : lesalizés. Les navigateurs à voile ont depuis longtemps utilisé cette zone de vents réguliers pour traverser les océans. La seconde se situe auxlatitudesmoyennes et est caractérisée par dessystèmes dépressionnairestransitoires où les vents sont surtout d'ouest, c'est la cellule deFerrel. Finalement, la cellule polaire se retrouve au nord et au sud du60parallèle avec une circulation de surface généralement d'est. Entre ces trois zones, on retrouve lescourants-jets, des corridors de vents circulant autour de la planète à une altitude variant entre 10 et 15kmet qui sont le lieu defrontogenèses.
Ces traits généraux de la circulation atmosphérique se subdivisent en sous-secteurs selon lerelief, la proportion mer/terre et d'autres effets locaux. Certains donnent des vents ou des effets sur de grandes étendues alors que d'autres sont très locaux.
La cellule du Pacifique, entièrement océanique, est particulièrement importante. On lui a donné le nom decellule de Walkeren l'honneur deSir Gilbert Walker, dont le travail a conduit à la découverte d'une variation périodique de pression entre les océans Indien et Pacifique, qu'il dénomma l’oscillation australe. Lecourant de Humboldt, venant de l'Antarctique, refroidit la côte occidentale de l'Amérique du Sud, créant une grande différence de température entre l'ouest et l'est du continent, laquelle donne lieu à une circulation directe semblable à celle de Hadley mais limitée à la zone Pacifique.El Niñoest un courant d'eau chaude de surface qui envahit la partie orientale du Pacifique Sud à la suite d'un affaiblissement des alizés, vents équatoriaux, déplaçant la cellule de Walker et permettant à l'eau plus chaude du Pacifique Sud-Ouest de se déplacer vers l'est. Lesremontées d'eau froidequi se retrouvent habituellement le long de la côte de l'Amérique du Sudsont coupées ce qui modifie grandement leclimat, non seulement dans lePacifique Sudmais également la circulation atmosphérique générale à des degrés divers. Par exemple, El Niño empêche la formation detempêtes tropicales et d'ouraganssur l'océan Atlantique, mais augmente le nombre de tempêtes tropicales qui touchent l'est et le centre de l'océan Pacifique.
La Niñaest l'inverse du phénomène El Niño alors que l'eau chaude de surface se déplace plus vers l'Asie. Il ne s'agit pas d'un retour vers la situation normale mais un extrême de l'autre côté. Il n'y a pas de symétrie entre les deux phénomènes, on a relevé par le passé davantage d'épisodes El Niño que d'épisodes La Niña.
Lamoussonest le nom d'un système de vents périodiques des régions tropicales, actif particulièrement dans l'océan Indien et l'Asie du Sud. Il est appliqué aux inversions saisonnières de direction du vent le long des rivages de l'océan Indien, particulièrement dans lamer d'Arabieet legolfe du Bengale, qui souffle du sud-ouest pendant six mois et du nord-est pendant l'autre semestre. La mousson est un exemple extrême des brises de terre et brises de mer car elle ne s'inverse pas sur un mode nocturne/diurne.
Il existe également des systèmes météorologiques si anciens et si stables que ces vents ont reçu un nom, voire étaient parfois considérés comme des divinités comme au Japon pour leskami kaze. De très nombreux vents célèbres existent autour du monde tels le coupleMistral/Tramontane, lesirocco, leChinook, leKhamsinou encore leSimoun.
Les causes principales des grands flux de circulation atmosphérique sont : la différence de température entre l’équateuret lespôles, qui provoque une différence de pression, et la rotation de la Terre qui dévie le flot d'air qui s'établit entre ces régions. Des différences locales de pression et de températures vont quant à elle donner des circulations particulières comme les brises de mer ou les tornades sous lesorages.
La pression atmosphérique en un point est la résultante surfacique du poids de la colonne d’air au-dessus de ce point. Les différences depressionqu’on note sur le globe terrestre sont dues à un réchauffementdifférentielentre ces points. En effet, l’angle d’incidence du rayonnement solaire varie de l’équateuraux pôles. Dans le premier cas, il est normal à la surface de la Terre alors que dans le second, il est rasant. Cette variation conditionne le pourcentage d’énergie solaire reçue en chaque point de la surface terrestre. De plus, les nuages reflètent une partie de cette énergie vers l’espace et elle est absorbée différemment selon le type de surface (mer, forêt, neige, etc.).
La différence de pression ainsi créée induit un déplacement d’air des zones de haute pression vers les zones de basse pression. Si la Terre ne tournait pas sur son axe, la circulation serait rectiligne entre les régions de haute et les régions de basse pression. Cependant, la rotation de la Terre entraîne une déviation de la circulation sous l'effet de laforce de Coriolis, cette déviation étant vers la droite dans l'hémisphère nord et vers la gauche dans l'hémisphère sud. L'air subit ainsi unesomme vectorielledes deux forces (force de Coriolis et résultante des forces de pression).
À mesure que les parcelles d'air changent de direction, la force de Coriolis change également de direction. Lorsque les deux sont presque égales et de directions opposées, la direction du déplacement de l’air se stabilise pour être presque perpendiculaire au gradient de pression (voir figure ci-contre). La petite différence qui subsiste laisse une accélération vers la plus basse pression, la direction du vent reste donc orientée un peu plus vers les basses pressions ce qui fait que le vent tourne autour des systèmes météorologiques. Aux forces de pression et de Coriolis, il faut ajouter le frottement près du sol, laforce centrifugede courbure du flux et la tendanceisallobarique, pour correctement évaluer le vent dans le cas général.
À grande échelle dans l'hémisphère nord, les vents tournent donc dans lesens horaireautour d'unanticyclone, etanti-horaireautour desdépressions. L'inverse est vrai pour l'hémisphère sudoù la force de Coriolis est inverse. On peut déterminer sa position entre ces deux types de systèmes selon laloi de Buys-Ballot: un observateur situé dans l'hémisphère nord qui se place dos au vent a la dépression à sa gauche et l'anticyclone à sa droite. La position des zones de pressions est inversée dans l'hémisphère sud.
Laforce de Corioliss’exerce sur de longues distances ; elle est nulle à l’équateuret maximale aux pôles. Dans certaines situations, le déplacement d’air ne s’exerce pas sur une distance suffisante pour que cette force ait une influence notable. Le vent est alors causé seulement par le différentiel de pression, le frottement et la force centrifuge. Voici quelques cas qui se produisent lorsque la circulation générale des vents est nulle, très faible, ou quand on doit tenir compte d'effets locaux:
Les montagnes ont différents effets sur les vents. Le premier est l’onde orographiquelorsque le vent soufflant perpendiculairement à une barrière montagneuse doit remonter la pente. Si l'environnement est stable, la masse d'air redescendra du côté aval de l'obstacle et entrera en oscillation autour d'une hauteur qui peut être largement supérieure au sommet de celui-ci. Par contre, si l'air est instable, l'air continuera de s'élever, avec ou sans oscillation. Dans ces conditions, le frottement et lapoussée d'Archimèdedoivent être pris en compte lors de la modélisation du vent, comme c'est le cas pour lefoehn. Les pluies en sont modifiées.
L’air froid plus dense en haut d’une montagne y crée une pression plus forte que dans la vallée et provoque un autre effet. Le gradient de pression fait alors dévaler la pente à l’air sur une distance insuffisante pour que la force de Coriolis le dévie. Cela engendre donc unvent catabatique. On rencontre ce genre d’effet le plus souvent la nuit. Ils sont également très communs au front d’unglacier, par exemple, sur la côte duGroenlandet de l’Antarctiqueà toute heure.
Levent anabatiqueest un vent ascensionnel d'une masse d'air le long d'un relief géographique dû au réchauffement de celui-ci et donc l'opposé du vent précédent. Diverses conditions météorologiques peuvent créer un vent anabatique, mais il s'agit toujours de la formation d'une différence de température entre les masses d’air au-dessus des vallées et celles réchauffées sur leurs pentes qui cause une circulation d’air. Il est donc aussi appelé vent de pente et se produit le plus souvent le jour.
Larugositédu paysage et en particulier la rugosité « molle » (celle des forêts, bocages, savanes, par rapport aux roches et immeubles qui ne bougent pas) des arbres a un impact sur les vents et les turbulences, et indirectement sur les envols ou dépôts de poussières, la température, l'évaporation, le mélange de la partie basse de la colonne d'air (de la hauteur des pots d'échappement à la hauteur où sont émis les panaches de cheminées d'usines ou de chaudières urbaines par exemple), la régularité du vent (important pour les installations d'éoliennes ou de fermes éoliennes), etc. À cet effet, Kalnay et Cai dans larevueNature, avaient en 2003 posé l'hypothèse que les arbres freinaient significativement le vent. En forêt tropicale dense, hormis lors des tempêtes, au sol, on ne sent presque plus les effets du vent. La plupart des arbres n'y produisent leurs puissants contreforts que quand ils émergent au niveau de lacanopéeoù ils sont alors exposés à un éventuel déracinement par le vent.
On a récemment réanalysé les données météorologiques de mesure des vents de surface (vent à 10 mètres de hauteur) qui confirment dans l’hémisphère nord une tendance au ralentissement. Il semble que lesforêtspuissent, dans une certaine mesure, freiner le vent et ladésertificationl'exacerber. Là où la forêt a regagné du terrain, la force du vent a diminué (de 5 à 15 %), de manière d'autant plus visible que le vent est fort. Lesvents géostrophiques(induits par les variations de pression atmosphérique) n'ont pas diminué, et lesradiosondesne montrent pas de tendance au ralentissement en altitude. Lebocageest une structureécopaysagèrequi modifie également les effets du vent en créant desmicroclimatsatténuant le vent, mais aussi les chocs thermo-hygrométriqueset l'érosion des sols.
Durant le jour, près des côtes d’un lac ou de la mer, le soleil réchauffe plus rapidement le sol que l’eau. L’air prend donc plus d’expansion sur terre et s’élève, créant une pression plus basse que sur le plan d’eau. Une fois encore, cette différence de pression se crée sur une distance très faible et ne peut être contrebalancée par les forces de Coriolis. Une brise de mer (lac) s’établit donc. La même chose se produit la nuit mais en direction inverse, la brise de terre.
On observe des différences de pressions jusqu'à deux millibars et proportionnelles aux masses de terre et d'eau en présence. Cette brise peut résister à un autre vent jusque de l'ordre de15km/h(8 nœuds) ; au-delà, elle est en général annulée, ce qui ne signifiera pas un calme plat mais plutôt un système météo instable. Ceci explique également pourquoi il y a très rarement un calme plat en bord de mer, mais aussi des vents plus tourmentés qu'à l'intérieur des terres ou en mer.
Dans certaines conditions de contraintes, par exemple dans des vallées très encaissées, l’air ne peut que suivre un chemin. Si le gradient de pression devient perpendiculaire à la vallée, le vent sera généré exclusivement par la différence de pression. C'est levent antitriptique. On trouve aussi des accélérations dans les resserrements pareffet Venturiqui donne un « vent de goulet » et un « courant-jet de sortie de vallée » alors que l'air descendant la vallée envahit la plaine.
Dans d’autres cas, la pression et laforce centrifugesont en équilibre. C’est le cas destornadeset destourbillons de poussièresoù le taux de rotation est trop grand et la surface de la trombe est trop petite pour que la force de Coriolis ait le temps d’agir.
Finalement, dans le cas denuages convectifscomme lesorages, ce n’est pas la différence de pression mais l’instabilité de l’air qui donne les vents. Les précipitations ainsi que l’injectiond’air froid et sec dans les niveaux moyens amènent unepoussée d'Archimèdenégative (vers le bas) dans le nuage. Cela donne desvents descendantsqui forment desfronts de rafaleslocalisés.
Le vent dépend donc de plusieurs facteurs. Il est la résultante des forces qui s’exercent sur la parcelle d’air : lapression, laforce de Coriolis, le frottement et laforce centrifuge. Le calcul complet se fait avec les équations du mouvement horizontal deséquations primitives atmosphériques. En général, la force centrifuge est négligée car la vitesse de rotation autour de la dépression est trop lente et sa valeur est donc très petite par rapport aux autres forces. Cependant, dans une circulation rapide comme celle d’une tornade, il faut en tenir compte.
Avec ces équations, les cartes météorologiques permettent d’estimer le vent en connaissant la pression, la latitude, le type de terrain et les effets locaux même si on n’a pas de mesure directe. Pour l’aviationau-dessus de lacouche limite atmosphérique, où le frottement est nul, on utilise une approximation du vent réel que l'on peut obtenir par les équations duvent géostrophique. Il est le résultat de l'équilibre entre les forces de Coriolis et de la variation horizontale de pression seulement. Ce vent se déplace parallèlement auxisobareset sa vitesse est définie approximativement par legradientde pression.
Levent du gradientest similaire au vent géostrophique mais en reprenant en plus laforce centrifuge(ouaccélération centripète) quand la courbure du flux est significative. Il est, par exemple, une meilleure approximation du vent autour d'unedépressionou d'unanticyclone.
Près du sol, dans la couche limite, le frottement cause une diminution des vents par rapport à l’estimation précédente selon ce qu’on appelle laspirale d'Ekman. En général, le vent est de 50 à 70 % du vent géostrophique sur l’eau et entre 30 et 50 % de ce vent sur la terre ferme. Plus le vent est diminué par le frottement, plus il tourne vers la plus basse pression ce qui donne un changement vers la gauche dans l’hémisphère nordet vers la droite dans celui du sud. Cette différence entre les vents réels et géostrophiques se nomme le vent agéostrophique. Il est donc particulièrement important dans la couche limite mais existe également au-dessus de celle-ci car le vent géostrophique n'est qu'une approximation. Levent agéostrophiqueest important dans l'alimentation en air humide desdépressionsce qui leur fournit de l'énergie.
Dans les endroits accidentés où le flux d’air est canalisé ou dans les situations où le vent n’est pas dû à un équilibre entre pression, force de Coriolis et frottement comme mentionné précédemment, le calcul est beaucoup plus difficile. Parmi ces cas figurent :
Pour calculer la variation du vent avec l'altitude, le concept devent thermiquea été développé. Il s'agit de la différence du vent géostrophique entre deux niveaux de l'atmosphère. Il porte le nom de thermique parce que la variation du vent avec l'altitude dépend de la variation horizontale de température comme vu antérieurement. Ainsi, dans unemasse d'airisotherme, ditebarotrope, le vent ne varie pas avec l'altitude alors qu'il variera dans une atmosphèrebarocline. C'est dans cette dernière situation, près desfronts météorologiques, que l'on retrouve des vents qui augmentent rapidement avec l'altitude pour donner un corridor de vent maximal juste sous latropopauseque l'on appelle uncourant-jet.
Pour une altitude inférieure à 1 000 mètres environ, là où se trouvent les ouvrages bâtis, les forces de frottement dues à larugositédu sol et les phénomènes thermiques régissent en grande partie les écoulements d’air. Ces phénomènes engendrent des fluctuations de la vitesse du vent, dans le temps et dans l’espace, susceptibles d’exciter les structures les plus souples. Cette zone est appeléecouche limitede turbulence atmosphérique.
L’analyse spectrale de la vitesse du vent dans la couche limite turbulente permet de mettre en évidence plusieurs échelles temporelles de fluctuation. La figure ci-contre montre l’allure d’un spectre de densité de puissance représentatif de la vitesse horizontale du vent à 100 mètres au-dessus du sol d’après Van der Hoven. Il s'agit d'une représentation statistique de la répétitivité des fluctuations de puissance du vent en ce point :«La turbulence atmosphérique peut être illustrée par l'existence de tourbillons au sein d’un écoulement. La turbulence est ainsi constituée de mouvements parfaitement aléatoires balayant un large spectre d’échelles spatiales et temporelles».
La partie gauche du graphe concerne les systèmes à l'échelle planétaire qui ont une périodicité entre 1 jour et un an, ce qui correspond à une période de retour de différents types de systèmes météorologiquessynoptiques. Ainsi, un an représente les vents annuels comme lesalizés, quatre jours les vents associés avec la période moyenne entre deuxdépressions météorologiqueset 12 heures les vents diurnes et nocturnes en alternance. La partie droite du graphe concerne les conditions locales reliées à des conditions de relief ou autres effets deméso-échellecomme la distribution des nuages, le gradient thermique vertical, la vitesse moyenne du vent, la rugosité des sols, etc. Le « trou » entre une heure et dix minutes au milieu correspond à des périodes de grand calme quand les turbulences s'annulent elles-mêmes.
Les sollicitations répétées et aléatoires des turbulences peuvent solliciter lesmodes propresde certains ouvrages et conduire à leur ruine si cela n’a pas été pris en compte lors du dimensionnement (comme lepont du détroit de Tacomaen 1940).
Le vent en tant que médium de transport des particules et aérosols et impliqué dans les transferts d'humidité et de chaleur est un élément majeur des systèmes météorologiques. La Terre étant très irrégulière dans la forme de ses continents et l'ensoleillement, il est cependant difficile à modéliser et anticiper ; il dépend des saisons mais aussi de la couverture nuageuse qui est soumise au vent qui tire son énergie des différences de températures qui sont une des résultantes de l'ensoleillement.
Le modélisateur doit tenir compte de nombreux facteurs pour une prévisibilité encore relative : le vent qui se nourrit de multiples sources : d'autres vents, les différences de températures entre deux zones géographiques ou entre deux couches d'atmosphère, larotation de la Terre, l'attraction terrestre, les effets sur lerelief, etc.. obéit ainsi aux lois de l' «effet domino».
Par exemple, unouraganné dans l'Atlantique peut très bien rentrer par legolfe du Mexiqueet venir mourir auxGrands Lacs, perturbant tous les vents locaux sur et autour de sa trajectoire. L'origine de la création de ce cyclone tropical peut très bien être un déséquilibre engendré par uncreux barométriqueen altitude venant duSaharaqui a été déporté jusque dans l'Atlantique par l'anticyclone des Açores. La prévision des vents jusqu'à plusieurs jours est possible de façon déterministe grâce à la résolution deséquations primitives atmosphériquesdes forces en présence si on tient compte de tous ces facteurs.
Cependant, les valeurs de chaque variable de ces équations ne sont connues qu'en des points distincts de l'atmosphère selon les observations météorologiques. Une légère erreur de ces valeurs peut causer de grande variation, et c'est pourquoi l'on peut dire que lathéorie du chaos, lessystèmes complexeset plus particulièrement l'effet papillons'appliquent très bien à la prévision des vents.Edward Lorenza démontré que les prévisions n'étaient possibles à long terme (un an) que de façonprobabilistecar le nombre de facteurs d'environnement est immense mais aussi qu'ils interagissent entre eux, ce qui donne une instabilité temporelle à la résolution des équations.
Plusieurs sites internet offrent desvisualisation de donnéesprédictives ou en temps réel du vent et des déplacements des masses d'air. Plusieurs sont cités dans la section des liens externes et on y voit :
Les roses des vents sont aussi utiles auxarchitecteseturbanistes, notamment pour laconstruction bioclimatique. Par exemple, dans l'image de droite, la rose des vents montre les vents dominants et leur variation de force moyenne selon leur orientation et direction. Les vents les plus forts se superposent globalement aux courants et à la direction (résultante) du déplacement de la masse d'eau de laManchevers laMer du Nord. Ces vents quand ils vont dans le même sens que la marée peuvent causer des "surcotes" demarée haute, c'est-à-dire une mer plus haute qu'annoncée par le calcul du simplecoefficient de marée, dont la hauteur est estimée par la partie du bas.
Au sol, en mer et en altitude, le vent est mesuré enkilomètres par heure, en mètres par seconde ou en nœuds. Desstations météorologiquesen font des mesures directes sur terre ou en mer grâce à unanémomètre, qui en donne la vitesse, et unegirouette(ou unemanche à air), qui en donne la direction. Les anémomètres mécaniques sont formés de coupelles qui tournent autour d'un axe quand le vent souffle. Il existe d'autres versions dont celles dites àfil chaudoù le changement de température d'unthermistorcausé par le flux d'air correspond à la vitesse de ce dernier.
La variation des vents selon l'altitude est suivie parradiosondageou via le mouvement d’unballon-sondemesuré depuis le sol. La mesure du déplacement d'un ballon ascensionnel dépourvu de sonde à l'aide d'unthéodoliteconstitue une alternative économique au radiosondage. Lesradars météorologiquesDoppler, lesprofileurs de vent, leslidarsDoppler et lessodarssont aussi des instruments de télédétection au sol capables de mesurer la vitesse du vent en altitude.
Depuis l’espace, grâce à certains instruments radars embarqués desatellites météorologiques, on estime les vents partout sur Terre dont dans les lieux inhabités (déserts,haute montagne,océans). C'est également de cette façon que les vents sur les autres planètes sont estimés. En 2018, un nouvel instrument appelé Aladin, mesurant le vent au moyen d'un laser, est mis en orbite (satelliteAeolus) pour mieux cartographier (en temps réel) les vents dans la colonne atmosphérique, dans le cadre du programme « Living planet » de l'ESA. Ce programme vise à mieux observer la Terre et comporte également les missionsCryoSat,SMOSouGOCE.
En aviation, la vitesse du vent est estimée en utilisant deuxtubes de Pitot, le premier dans la direction opposée au déplacement et le second perpendiculairement à celui-ci.
Les marins estiment sa force en utilisant l’échelle de Beaufort(échelle fermée à 13 niveaux de force 0 à force 12) s’ils n’ont pas d’instruments pour la mesurer. Cette échelle relie l’effet du vent sur la mer (hauteur desvagues, production d’embruns, etc.) à sa vitesse. L'échelle de Fujita et l'échelle de Fujita amélioréeutilisent les dommages causés par une tornade pour estimer la force qu'avaient ses vents.
L’Organisation météorologique mondiale(OMM) a homologué début 2010 le record du vent le plus violent jamais observé scientifiquement sur Terre, hors ceux des tornades. Il s'agit de rafales de408km/henregistrées le 10 avril 1996 à l’île de Barrow(Australie-Occidentale) lors du passage ducyclone Olivia. Le précédent record de372km/hdatait d'avril 1934 au sommet dumont Washingtonaux États-Unis. Cependant, le cyclone Olivia n'est pas considéré lui-même comme le plus violent à avoir affecté la région australienne car ce record ne représente pas l'intensité générale du système.
La mesure record dans une tornade a été effectuée à Moore en Oklahoma lors de la série detornades de l'Oklahoma du 3 mai 1999. À18 h 54, unradar météorologiqueDoppler mobile a détecté des vents de484km/h±32km/hdans le tourbillon près deBridge Creekà une hauteur de 32 mètres au-dessus du sol. Le record précédent était de 414 à431km/hmesuré dans une tornade près deRed Rock(Oklahoma). Cependant, les vents au sol ont pu être plus faibles à cause du frottement.
Le record du monde de vent enregistré par une station auniveau de la merdans des conditions non reliées aux tornades ou aux cyclones tropicaux est celui de la station météorologique de labase antarctique Dumont d'UrvilleenTerre Adélie. Celle-ci est en opération depuis 1948 et lesvents catabatiquesy soufflent presque constamment. Leur moyenne annuelle est d'environ35km/het le nombre de jours avec des vents de plus de60km/hest d'environ 300. Le record à cette station date du 16 juin 1972 à17h30locale, lors d'unphénomène deLoewede changement brusque de la force des vents catabatiques, alors que le vent atteignit320km/hpendant 5 minutes, avec une pointe de326km/h.
Enfin, lors de latempête Martin, le 27 décembre 1999 à minuit, unradiosondageeffectué parMétéo-Francea enregistré une vitesse du vent exceptionnelle de529km/hdans lecourant-jetà 8 138 mètres d'altitude au-dessus deBrest.
Des vents de plus de300km/hsoufflent surVénuset font que ses nuages font le tour de la planète en 4 à 5 jours terrestres.
Lorsque les pôles de la planèteMarssont exposés aux rayons du soleil à la fin de l'hiver, le CO2congelé estsublimé, créant ainsi des vents quittant les pôles à plus de400km/hce qui va alors transporter des quantités importantes de poussière et de vapeur d'eau à travers tous les paysages martiens. Il existe également des vents subits et liés à l'activité solaire qui ont été surnomméscleaning eventpar laNASAparce qu'ils apparaissaient subitement et dépoussiéraient tout, y compris les panneaux solaires.
SurJupiter, les vents soufflent jusqu'à100m/s(360km/h) dans les zones decourant-jet.Saturnefait partie des records dusystème solaireavec des pointes à plus de375m/s(1 350km/h). SurUranus, dans l'hémisphère nord jusqu'à 50° delatitude, la vitesse peut monter à240m/s(864km/h) « seulement ». Finalement, par-dessus les nuages deNeptune, les vents dominants peuvent atteindre400m/s(1 440km/h) le long de l'équateur et jusqu'à250m/s(900km/h) à ses pôles. Il existe en outre un courant-jet extrêmement puissant à 70° de latitude Sud qui peut atteindre300m/s(1 080km/h).
Les vents sont une source d’énergie renouvelable, et ont été utilisés par l'Homme à travers les siècles à divers usages, comme lesmoulins à vent, la navigation àvoileou plus simplement le séchage. Différents sports utilisent le vent dont lechar à voile, lecerf-volant, levol à voile, laplanche à voileet lekitesurf. Il sert également à aérer, assainir, rafraîchir les milieux urbains et les bâtiments. Le vent est une de nos plus anciennes sources d'énergie et une grande partie de toutes nos productions tire parti du vent ou lui est adapté. Aujourd'hui encore, il est un intense sujet de recherche car son potentiel d'utilisation demeure encore largement inutilisé tant via des éoliennes que des systèmes de pompe à chaleur ou pour assainir l'air urbain par une urbanisation raisonnée des villes en tenant compte du vent.
La première utilisation du vent par l'Homme fut simplement l'aération et le séchage. En effet, un lieu où l'air stagne va assez rapidement se charger en odeur mais aussi permettre le développement de différentes maladies et développement de moisissures (s'il y a un minimum d'humidité).
Très vite, l'Homme découvrit que des objets laissés au vent séchaient plus vite, cela est dû à deux phénomènes distincts : d'une part, l'air en mouvement vient frapper l'objet désiré et va donc communiquer une énergie qui permet d'arracher l'humidité à l'objet, poreux ou non, si l'objet est poreux et se laisse traverser par le vent, l'efficacité sera renforcée. D'autre part, l'air et les objets en contact avec celui-ci ont tendance à vouloir équilibrer leur taux d'humidité. Cependant, l'eau, même sous forme de vapeur, a une forte valeur de tension superficielle (comme une bulle d'air dans l'eau) et si elle va se dissiper dans les environs immédiats de l'objet qui sèche, les forces de tension vont globalement créer une bulle d'humidité, et ce d'autant que l'air chargé d'humidité est plus lourd et voit sa montée contrariée par l'air plus froid au-dessus de lui, ce qui crée une colonne de pression locale prenant la forme d'une demi-bulle en l'absence de vent. Le soleil ne va aider ici qu'à augmenter la quantité de vapeur soluble dans l'air. Sans vent, le séchage va s'arrêter même en plein air car la diffusion de l'humidité dans l'air se fera de manière très lente et même freinée par les forces intermoléculaires mais aussi par le fait que l'air ne se sature pas plus en humidité que sonpoint de roséene le permet. Ce point de rosée dépend de la température de l'air. La température engendre unmouvement brownienpermettant le transfert léger au sein de la masse d'air. Cet effet a été mis en évidence, étudié et très bien calculé dans le séchage du bois. Toute masse d'air est donc hydrophile jusqu'au maximum de son point de rosée. Dans une atmosphère non renouvelée, le séchage ne pourrait s'achever que si la quantité d'eau à extraire était inférieure au point d'équilibre du milieu.
De même, dans le cas desmarais salants, le soleil va fournir l'énergie de réchauffement qui optimisera la présence de vapeur d'eau libre en surface de l'eau et augmentera la quantité d'eau captable dans l'air. C'est le vent qui va alors emporter cette eau via l'air déplacé et donc contribuer au séchage en renouvelant l'atmosphère, ce qui empêche le milieu d'atteindre son point de saturation.
L'aération est donc également une méthode pour éviter la prolifération d'humidité due aux activités diverses dans un bâtiment, or l'aération dépend de la présence de vent.
Exemples de relation sécheresse d'un bois/paramètres de séchage.
Selon ce tableau, on voit bien que pour sécher un bois jusqu'au bout, il faut renouveler l'atmosphère, sans quoi il ne descendra jamais en dessous d'un certain seuil d'hygrométrie.
Lesmontgolfièresutilisent le vent pour des petits voyages. Le vent de face augmente laportancelors du décollage d'un avion et augmente la vitesse de ce dernier s'il est dans la même direction que le vol, ce qui aide à l'économie de carburant. Cependant, en règle générale, le vent gêne le mouvement des aéronefs lors de voyages aller-retour. En effet, soit v la vitesse du vent et soit a la vitesse relative de l'aéronefpar rapport à la masse d'air. En vent arrière, la vitesse de l'aéronef est v + a et en vent de face, la vitesse de l'aéronef est v - a. On note que cette quantité peut être négative si v > a. Dans ce cas, l'aéronef ne peut pas revenir à son point de départ.
La vitesse moyenne au cours de l'aller-retour est2/(1a+v+1a−v)=a2−v2a{\displaystyle \textstyle {2/({1 \over a+v}+{1 \over a-v}})={a^{2}-v^{2} \over a}}. La perte de performance est du second ordre, ce qui signifie que pour des vents faibles, cette perte de performance est négligeable. Toutefois, en cas de vitesses et/ou directions de vent variables en fonction de l'altitude, lesavionsà moteur peuvent effectuer des économies de carburant en exploitant ces différentiels. En outre, lesplaneurspeuvent aussi exploiter ces différentiels de vitesse de vent en effectuant un piqué dos au vent et une ressource face au vent à la manière de certains oiseaux à la surface de la mer. Comme la vitesse du vent augmente avec l'altitude, le planeur peut gagner de l'énergie de cette manière. Il a été prouvé qu'un gradient de0,03m/spar mètre est suffisant.
Le système le plus efficace actuellement est celui ducerf-volant(ou duparachuteascensionnel). La force du vent tend à faire monter l'engin si celui-ci est face au vent. Lesplaneurspeuvent aussi directement utiliser l'énergie éolienne en effectuant unvol de pente. Lorsque le vent rencontre une chaîne de montagnes continue, la masse d'air doit s'élever. Ceci est aussi vrai pour lesparapenteset lesdeltaplanes. En règle générale, le planeur ayant le taux de chute le plus faible sera le plus efficace pour exploiter le vol de pente et des pilotes ont ainsi pu parcourir des distances de plus de 1 000km. Dans certains cas, le parapente peut être plus efficace car il pourra exploiter des ascendances de petite dimension grâce à sa vitesse réduite. Cependant, le fait que seuls certains lieux géographiques et saisons soient propices à leur utilisation les cantonnent essentiellement à un loisir et pas à un mode de transport.
Les zones decisaillementdes vents causées par des conditions météorologiques diverses peuvent devenir extrêmement dangereuses pour lesavionset leurs passagers.
La marine à voile existe depuis les temps les plus anciens, auNéolithique, avant même la naissance de l'écriture, et s'est perfectionnée jusqu'à nos jours où malgré les simulations par ordinateur, les calculs de profils, les nouveaux matériaux et les essais en soufflerie, les découvertes continuent. Aujourd'hui, dans les pays développés, les bateaux à voile sont essentiellement devenus des bateaux de loisirs, mais il reste encore l'un des modes de locomotion le plus utilisé à travers le monde car simple, propre, nécessitant peu d'entretien et surtout qui se passe de carburant. Lamarine à voileest intimement liée à toute notre histoire que ce soit pour migrer, peupler, commercer, échanger, communiquer, se battre ou conquérir. L'Homme fit le tour de la Terre dans ces bateaux bien avant l'invention du bateau à vapeur ou autres engins modernes.
C'est l'utilisation la plus marginale du vent car assez peu adaptée. Il existe, pour le loisir, des chars à voile essentiellement utilisés dans des grandes plaines, mais surtout en bord de mer. Des traîneaux à voile ont parfois été utilisés en zones enneigées et praticables comme les pôles. Les zones terrestres sont souvent très encombrées, pas très planes et avec des vents déformés, la liberté de mouvement réduite et les trajets tortueux rendent donc cet usage compliqué et dangereux. Le traîneau à voile apparaît dansLe Tour du monde en quatre-vingts jours.
Depuis l'Antiquité, desmoulins à ventconvertissent le vent enénergie mécaniquepour moudre du grain, presser des produits oléifères, battre le métal ou les fibres et pomper de l'eau. Ils seront introduits en Europe par l'Espagne, grâce auxMaures.
Il faudra attendreZénobe Grammeet sadynamoen 1869 pour que le moulin puisse donner naissance à l'éolienne. En 1888, Charles F. Brush est le premier à avoir construit une petiteéoliennepour alimenter sa maison en électricité, avec un stockage parbatterie d'accumulateurs. La première éolienne « industrielle » génératrice d'électricité est développée par le DanoisPoul La Couren 1890, pour fabriquer de l'hydrogèneparélectrolyse. Les recherches les plus intenses actuellement sur l'utilisation du vent portent sur les éoliennes afin d'augmenter leur rendement en prise sur le vent, résistance aux fluctuations, rendement en production électrique et la meilleure détermination des corridors de vent.
Eole Waterest une entreprise française dans le domaine des systèmes de production d’eau par condensation de l’air. Elle a développé des capacités de production d'eau potableà partir de l'énergie éolienne ou solaire.
Le vent interagit avec toute chose, y compris les constructions humaines. Nos villes ont d'ailleurs parfois généré un urbanisme si particulier que certaines grandes places publiques deviennent infréquentables à pied si le vent se lève un peu. En effet, bloquer le vent par des structures urbaines ne fait que le canaliser tout en l'intensifiant. Par contre, un bon arrangement des lieux aère, nettoie, contrôle la température et purifie les lieux.
Les différents types d'effets des vents urbains :
Un bâtiment, suivant son affectation et sa localisation, est conçu pour profiter ou éviter des propriétés particulières du vent. Le vent, parconvection, dissipe ou accélère la dissipation de la chaleur par les parois. L'effet produit est un refroidissement des murs et de l'atmosphère, ce qui peut être bénéfique dans les climats chauds, mais préjudiciable dans les climats septentrionaux.
Le vent contribue d'autre part à la ventilation du bâtiment et à l'évacuation de l'humidité ambiante, ou stockée dans les murs. Letirage thermiquedes cheminées peut être affecté par le vent.
Dans les régions chaudes, pour refroidir les habitations, on ajoure les murs d'un bâtiment par des fenêtres ornées ou non de grilles ou demoucharabieh(fermeture d'une ouverture conçue pour laisser passer l'air et la lumière mais ne permettre de voir que depuis l'intérieur) mais également grâce à des conditionnements d'air mécaniques comme les tours à vent ouBadgirqui permettent de puiser un air d'altitude plus frais mais également moins chargé en sable. Ce système est à ce point efficace qu'il permet même de fournir en permanence un refroidissement des réservoirs d'eau. Un projet actuellement réalisé reprend ce même principe enÉgypte, il s'agit du marché de New Baris. Il permet aussi de faire l'inverse, de réchauffer les habitations en hiver en capturant la chaleur de l'air pour le quartier de Bedzed à Beddington auRoyaume-Uni.
Lesmoulins à ventcomme leséoliennesquant à eux cherchent les points les plus exposés au vent pour profiter de l'énergie cinétique éolienne.
Le vent est parfois utilisé pour les distractions comme dans les cas descerfs-volants, pour les sports nautiques (kitesurf,planche à voile), levol à voilevoire dans les vols demontgolfières. Lesbulles de savondemandent également un léger vent pour pouvoir être utilisées, tout comme lesmoulins à ventde plage ou lesmaquettes de voilier. Le vent sert aussi indirectement en créant des vagues qui seront utilisées pour lesurf.
Il existe certains équipements destinés à produire un son par le vent, tels lesmobiles-carillonsou latuile à loupsauvergnatequi était orientée de manière à provoquer un ronflement caractéristique lorsque les vents venaient du nord. Les vents du nord provoquent un refroidissement de la région et diminuent le gibier disponible rendant les loups affamés et donc dangereux pour le bétail et même les hommes, c'était donc un signal d'alerte.
Le vent a inspiré dans lescivilisationshumaines de nombreusesmythologiesayant influencé le sens de l’Histoire. Beaucoup de traditions religieusespersonnifientle vent :
Latradition oralecanadienne françaiseraconte que « lorsqu'on aperçoit unpied-de-vent, c'est que le bonDieudescend sur Terre ».
Le vent étant omniprésent, il a suscité beaucoup d'expressions populaires dont quelques-unes sont détaillées ici car ne décrivant pas de vents mais s'inspirant de son comportement. Ces expressions se réfèrent au vent pour sa vitesse, sa force, son homogénéité, son symbolisme ou au fait que c'est juste un mouvement d'air donc sans substance réelle ou à l'inverse soulignent la tendance aléatoire et anarchique du vent.
En voici quelques-unes des principales:
Le vent est présent dans le dessin, la peinture, les infographies mais aussi les sculptures. Il existe des arts spécifiques sur le vent : les mobiles. Il existe essentiellement deux catégories de mobiles : les solides en équilibre et les mobiles suspendus. Dans les suspendus, certains sont faits d'agencements de solides mis en mouvement par le vent comme dans les cultures asiatiques ou bien d'autres sont des suspensions plus éthérées comme lesattrapeurs de rêvesde la cultureamérindienne. Tous ont cependant la même philosophie : accueillir le vent et avoir des effets de mouvement sur les différentes parties de l'assemblage. Certains ont des fonctions symboliques comme les pièges à rêves censés protéger des mauvais esprits, d'autres produisent des sons comme les mobiles suspendus traditionnels chinois que l'on nomme d'ailleurs parfoiscarillonsou carillons-mobiles qui sont parfois aussi des porte-bonheurs.
Le vent est aussi d'une importance primordiale dans certains romans, notamment dansLa Horde du ContreventdeAlain Damasio, où le vent, son étude, son utilisation, et la résistance contre lui deviennent l'objet principal de l'intrigue et les personnages nombreux évoluent tous par rapport au vent.
Victor Hugo, dans son poèmeGuitare, repris parGeorges Brassensdans la chansonGastibelza (L'Homme à la carabine), évoque à la fin de chaque quatrain, un vers devenu célèbre:
En⁣⁣français⁣⁣, un aérophone est aussi dénomméInstrument à vent. Ce qui est également vrai pour l'anglais(wind instrument) ou l'espagnol(instrumento de viento) ne l'est pas pour d'autres langues comme l'italien(strumento a fiato) ou l'allemand(Blasinstrument) qui basent le nom de l'instrument sur lesouffleplutôt que sur le vent. Ce n'est que par une convention de langage que ces instruments sont, en français, associés au vent : lesonde ces instruments n'est pas produit librement par le vent mais de manière volontaire par le souffle de l'instrumentisteou par une soufflerie mécanique. L'émission de ce souffle crée une colonne d'air souspressionproduisant desvibrationsmoduléespar lejeu de l'instrumentindiqué par lapartitionducompositeurou l'invention du musicienimprovisateur. Parmétonymie, lepupitrequi regroupe les instrumentistes à vent à l'orchestreest appelé le pupitre des « vents », qui réunit lesboiset lescuivres. Lavoixest le plus ancien des instruments à vent. L'éoliphoneou « machine à vent » porte plus exactement son nom puisque l'instrument est employé à l'opérapour reproduire le son du vent.
Le vent est souvent une source d'inspiration pour les artistes.Anne Sylvestrel'utilise dans ses chansonsLa Femme du vent,Monsieur le vent, son albumPar les chemins du ventou sacomédie musicalepour enfantsLala et le cirque du vent.Bob Dylanfut également inspiré par le vent avec la chansonBlowin' in the Wind(La réponse est soufflée dans le vent).
Le vent est essentiel à tous les phénomènes météorologiques et donc aucycle de l'eausans lequel nulle vie à base d'eau comme nous la connaissons sur Terre ne serait possible hors des océans. Le vent est également l'acteur principal de l'oxygénation des océans par agitation de sa surface. La circulation engendrée par les vents permet de disperser de nombreux agents minéraux et organiques. Ainsi, le vent a un rôle important pour aider les plantes et autres organismes immobiles à disperser leurs graines (anémochorie),spores,pollen, etc. Même si le vent n'est pas le vecteur principal de dispersion des graines chez les plantes, il fournit néanmoins ce service pour un très large pourcentage de labiomassedes plantes terrestres existantes. Il façonne également la forme des plantes parthigmomorphogenèse(ouanémomorphose). Le vent influence le déplacement des populations d’insectes volants et la migration des oiseaux.
Les vents sculptent également les terrains via une variété de phénomènes d’érosion éoliennequi permettent par exemple de créer des sols fertiles comme leslœss. Dans les climats arides, la principale source d'érosion est éolienne. Le vent entraîne de petites particules telles la poussière ou le sable fin parfois par-dessus des océans entiers, sur des milliers de kilomètres de leur point d'origine, qui est désigné comme le site dedéflation. Par exemple, des vents duSaharaqui provoquent régulièrement des pluies sablonneuses enEurope centrale.
Le vent a aussi des effets sur l’ampleur desfeux de forêt, tant par l’alimentation plus ou moins abondante en oxygène des flammes que par le transport d’éléments enflammés ou incandescents permettant ainsi à l’incendie de « sauter » les obstacles.
Quand le vent se combine avec des basses ou des hautes températures, il a une influence sur lebétailet les humains. Lerefroidissement éolienpeut radicalement modifier les rendements du cheptel ou même tuer par perte de chaleur corporelle. Le vent influe également sur les ressources alimentaires de lafaunesauvage mais aussi sur les stratégies de chasse et de défense des animaux voire deschasseurs. Finalement, le vent est également un facteur important de la régulation thermique, hygrométrique ou de niveau de pollution des régions.
L'érosion peut être le résultat du mouvement de déplacement par le vent. Il y a deux effets principaux. D'abord, les petites particules sont soulevées à cause du vent et se retrouvent donc déplacées dans une autre région. Ceci s'appelle ladéflation. En second lieu, ces particules suspendues peuvent se frotter sur des objets pleins causant l'érosion par l'abrasion (succession écologique). L'érosion par le vent se produit généralement dans les secteurs avec peu ou pas de végétation, souvent dans les secteurs où il y a des précipitations insuffisantes pour soutenir la végétation. Un exemple est la formation des dunes, sur une plage ou dans un désert.
Lelœssest une roche homogène, en général non-stratifiée, poreuse, friable, sédimentaire (éolien) souvent calcaire, à grain fin, vaseuse, jaune pâle ou de couleur chamois, ébouriffée par le vent. Il se produit généralement comme un dépôt qui recouvre des superficies de centaines de kilomètres carrés et des dizaines de mètres en profondeur. Le lœss se retrouve souvent dans les paysages raides ou verticaux et tend à se développer en sols fertiles. Dans des conditions climatiques appropriées, les secteurs avec le lœss sont parmi les plus productifs au monde sur le plan agricole. Les gisements de lœss sont géologiquement instables et s'éroderont donc très aisément. Par conséquent, des coupe-vent (tels que de grands arbres et buissons) sont souvent plantés par des fermiers pour réduire l'érosion par le vent du lœss.
Les océans sont des zones à surfaces relativement plates mais également majoritairement des zones d'eaux trop profondes pour permettre le développement d'algues à photosynthèse. Les mécanismes qui fonctionnent en eau douce (agitation, chute, algues, etc.) ne suffisent donc pas pour les océans. L'action du vent en créant des vagues mais aussi grâce auressacsur les côtes crée donc l'oxygénation principale des océans.
La hausse du taux de CO2dans l'atmosphère modifie le phénomène en accentuant plus l'acidification que l'oxygénation. Ceci n'est pas irréversible car les milieux océaniques ont toujours joué leur rôle de tampon et transformé le CO2enacide carboniquequi acidifie l'eau avant de précipiter avec le temps encarbonate de calciumou d'être absorbé par les organismes marins. Mais c'est un phénomène lent et, en attendant, le taux d'acide carbonique augmente l'acidité des océans mais diminue également la solubilité de l'oxygène dans cette même eau.
Le vent joue donc globalement le rôle d'un agent mécanique de solubilisation grâce à une agitation qui augmente la surface de contact entre l'air et l'eau, par les vagues, peu importe le gaz. C'est moins évident avec l'azotede l'airparce qu'il est beaucoup moins soluble :0,017g/là20°C, contre1,1g/là20°Cpour l'oxygèneet2g/là20°Cpour ledioxyde de carbone. La majorité de l'azote injecté dans les océans l'est via la pollution par les fleuves lorsqu'ils se jettent dans la mer et non par le vent.
La dispersion de graines par le vent ouanémochorieainsi que la dispersion de pollen oufécondation anémophileest un des moyens les plus primitifs de dispersion du vivant. Cette dispersion peut prendre deux formes principales : un entraînement direct des graines,sporanges,pollensdans un vent (comme lepissenlit) ou bien le transport d'une structure contenant les graines ou les pollens et qui va les disperser au fur et à mesure de leur déplacement par le vent (exemple desvirevoltants). Le transport depollenrequiert à la fois des masses très importantes mais aussi des zones à vents complexes. En effet, la circulation d'air doit être très fluctuante afin que ces pollens rencontrent un arbre de la même espèce, surtout si ce ne sont pas des plantes auto-fertilisantes qui comportent des plants mâles et femelles distincts. De plus, il faut une synchronisation entre la production de pollen (mâle) sur desétaminesmûres et la disponibilité depistils(femelles) mûrs au même moment.
Certaines plantes ont développé un système aérien complémentaire permettant une autonomie de transport par le vent plus grande. Ce sont lesaigrettes, comme le pissenlit ou lesalsifis, et lesailettesgreffées à l'akène. Ces dernières semblent une adaptation évolutive de ces plantes au vent afin de maximaliser leur aire de dispersion. Lesailettesse divisent en deux groupes : lessamares(par exemple, l'orme) et lesdisamares(par exemple l'érable).
La productivité par dispersion aérienne est une technique très aléatoire qui requiert un nombre énorme de graines car chacune ne peut germer que dans un endroit favorable et si les conditions de milieu le permettent. Par contre, sur certaines îles, des plantes semblent s'adapter et réduire leur aire de dispersion, en effet, les graines qui tombent à l'eau sont perdues.
Le vent a également une influence sur le type de végétation, comme dans les régions à fort vent, où les sols sont soumis à une forte érosion éolienne qui les amincit voire les dénude. Les végétaux développent alors des formes résistantes aux vents. Celles-ci sont mieux enracinées et plus trapues car elles combinent des efforts sur la structure aérienne de la plante et des sols minces donc moins riches. Le vent est également un important agent sélecteur desarbresen éliminant les plus affaiblis ou ceux malades en les brisant ou en les déracinant. On observe de plus que certaines plantes côtières sont comme taillées en arrière, vers les terres, à cause du flux de sel apporté par le vent depuis la mer. Les effets d'un vent salé, en zones montagneuses ou en zones d'érosion forte sur la flore locale est également un facteur. Tous ces effets du vent sur la forme et la croissance des plantes se nommentanémomorphoseet sont en grande partie dus à lathigmomorphogenèse.
Le vent est autant utilisé que subi par les espèces animales mais on observe une adaptation au vent chez beaucoup d'espèces.
Les protections de poils ou de laine des bovidés sont par exemple inefficaces si une combinaison de basses températures et d'un vent de plus de40km/hsurvient.
Lesmanchots, qui sont pourtant bien équipés contre le froid par leurs plumes et leur graisse, sont plus sensibles au niveau de leurs ailes et de leurs pieds. Dans ces deux cas de figure, ils adoptent un comportement de rassemblement en un groupe compact qui alterne sans cesse les positions de ses membres entre une position intérieure ou extérieure permettant ainsi de réduire la perte de chaleur jusqu'à 50 %.
Les insectes volants, un sous-ensemble d'arthropodes, sont balayés par les vents dominants ; cela influe énormément sur leur dispersion et leur migration.
Lesoiseaux migrateurstirent beaucoup plus parti du vent au lieu de le subir. Ils s'en servent afin de planer au maximum après avoir utilisé des courants thermiques ascendants pour prendre le plus d'altitude possible. Lasterne arctiqueest un des plus grands champions de la discipline en réussissant des vols transatlantiques, voire plus, de cette manière. Le champion de l'océan Pacifiqueest lepuffin fuligineuxet l'un des vols les plus impressionnants sur des vents d'altitude est le grandalbatros. Les records d'altitudes sont tenus par lesoiesà 9 000 mètres et lesvautoursjusqu'à 11 000 mètres. On remarque également que les axes de migration utilisent les vents dominants saisonniers.
Certains animaux se sont adaptés au vent tel lepikaqui crée un mur de cailloux pour stocker des plantes et herbes sèches à l'abri. Lescancrelatssavent tirer parti des vents légers pour échapper à leurs prédateurs. Les animaux herbivores se positionnent en fonction du vent et de la topographie afin de bénéficier du transport des odeurs, comme des bruits, par le vent et ainsi percevoir l'approche d'un prédateur qui s'est lui-même adapté en approchant autant que possible sous le vent donc avec un vent soufflant de sa proie vers lui.
Des rapaces et autres oiseaux prédateurs utilisent les vents pour planer sans effort jusqu'à repérer une proie tels lesgoélands bourgmestrequi attendent que les vents dépassent les15km/hpour accentuer leurs attaques sur les colonies deguillemots.
Le bruit du vent est appelésifflement. Le sifflement du vent est réputé aigu, lugubre, oppressant,etc.. Le vent est un mouvement de l'air et ne produit pas de sons au sein d'un système homogène à même vitesse mais par frottement sur des systèmes d'air de vitesses différentes ou à la suite du frottement sur des solides ou des liquides
Parfois aussi le son du vent est modulé par la forme des solides qu'il traverse et selon sa direction comme dans lesgorgesou lesgrottes. Même au sein des habitations, le vent peut générer des bruits. Les instruments à vent sont exactement basés sur ce même principe naturel mais en modulant la pression, l'ampleur et la vitesse, le tout combiné parfois à des volumes de résonance. Cet effet sonore du vent est d'ailleurs une grande source de nuisance lorsque l'on fait des enregistrements en extérieur et les micros doivent être enveloppés d'une couche protectrice poreuse afin que le vent ne rende pas tous les sons alentour inaudibles en traversant la structure interne du récepteur dumicrophone.
Lorsque le vent est sauvage, on parle souvent deshurlementsou desrugissementsdu vent pendant lestempêtes,tornades, à travers des arbres dénudés de leur feuillage ou avec des violentes rafales. Les sons sont plus apaisants à l'oreille humaine lorsque des brises roulent du sable sur une grève, font bruisser les feuilles des arbres ou frisent la surface de l'eau de vaguelettes. Lorsque le vent est très aigu, on dit qu'il fait desmiaulements.
Le vent porte également les bruits en déformant l'onde circulaire naturelle de tout bruit. En plus de son bruit propre, il change également la répartition de tous les bruits environnementaux. On étudie désormais sérieusement les effets des vents dominants sur le transport du bruit des avions, des autoroutes ou des industries car le vent peut autant augmenter la distance de perception de bruits qu'aider à les étouffer plus vite, selon sa direction.
Le vent n'est pas que pacifique, il est essentiel à l'écosystèmemais parfois le système s'emballe et le vent devient alors une force destructrice que l'on ne peut maîtriser.
Le vent peut se déchaîner dans unetempête, comme uncyclone tropical, et détruire des régions entières. Les vents de force d'ouragan peuvent endommager ou détruire des véhicules, des bâtiments, des ponts, etc. Les vents forts peuvent aussi transformer des débris en projectiles, ce qui rend l'environnement extérieur encore plus dangereux. Les vents peuvent également venir s'ajouter à d'autres phénomènes comme des vagues, se combiner aux éruptions volcaniques, aux feux de forêts… comme détaillé ci-dessous.
Le vent peut accentuer des grandesmaréescomme lors de latempête Xynthiaen France en 2010, où sa direction est venue s'additionner au sens de montée de la mer. En se déplaçant, l'air agit par friction sur la surface de la mer. Cet effet crée une accumulation d'eau dans les régions sous le vent, similaire à celui qui crée uneffet de seiche, qui est inversement proportionnel à la profondeur et proportionnel à la distance sur laquelle le vent s'exerce. Ceci s'ajoute à l'augmentation du niveau de la mer créée par la pression plus faible au centre du système météorologique et à d'autres facteurs. On appelle ce phénomène uneonde de tempête.
Lecoup de merest une perturbation de lamer, souvent brève, localisée, due aux vents et pouvant être très violente alors qu'il n'y a pas de tempête au lieu où l'effet est noté. Il s'agit de la combinaison d'une dépression et de vents violents directionnels près d'une dépression qui se situe loin au large et provoque un effet de succion sur la surface de la mer. Cette colline liquide va donc augmenter jusqu'à l'équilibre puis s'effondrer lors du déplacement de la dépression. Si le mouvement du système est rapide, la chute est brutale ; elle va créer des fronts de vagues plus ou moins importants qui seront entretenus en partie par des vents de surfaces s'ils existent. Si ceux-ci sont violents, ils peuvent même l'alimenter. Si ces vagues ont une ampleur telle qu'elles commettent des dégâts sur les côtes ou causent des naufrages, on les appellera « vagues-submersion ». Comme ce phénomène a lieu au large, si la dépression ne se dissipe pas d'elle-même l'ampleur des vagues explosera en se rapprochant de la côte parce que le volume d'eau déplacé par la dépression restera le même alors que la profondeur diminue jusqu'à devenir nulle.
Les différences entre uncoup de meret untsunamisont l'origine éolienne au lieu degéologique, l'aspect limité de son action géographique et temporelle, mais aussi que les vagues sont formées dès le large et non par la collision des fronts d'onde sur le plateau continental qui ici ne fera qu'amplifier des vagues déjà existantes. Ce phénomène est par exemple observable deux à quatre fois par an sur laCôte d'Azurou enCorsecomme àCannesen 2010où ce phénomène habituellement limité à des vagues de 4 à 5 mètres culmina avec des lames de 6 à 10 mètres emportant tout sur leur passage.
Sur les structures des ponts suspendus, il a déjà provoqué des phénomènes de mise enrésonanceallant jusqu'à la destruction de l'ouvrage comme pour lepont du détroit de Tacomaen 1940, lepont de la Basse-Chaîne (Angers)en 1850 ou lepont de La Roche-Bernarden 1852. Dans ces cas, il y a un échange d’énergie mécanique qui se produit entre le vent et le pont qui oscille. En condition normale, l’énergie mécanique engendrée par une petite oscillation initiale extérieure est transférée du pont vers le vent qui la dissipe. Mais si la vitesse moyenne du vent est suffisamment élevée, au-dessus de ce que l’on appelle la « vitesse critique », le pont est instable et l’oscillation initiale s’amplifie. L'énergie se transfère alors du vent vers le pont et les oscillations s’amplifient à cause du couplage aéroélastique jusqu'à entraîner parfois la rupture des structures du pont.
Lorsqu'il érode des sols, il peut aller jusqu'à la roche et/ou désertifier complètement une région comme pour lamer de sableduHoge VeluweauxPays-Bas, phénomène qui se nomme égalementdéflation. Le vent peut également provoquer des tempêtes de sable comme par lechammalou depoudrerie(chasse-neige) comme leblizzard. En outre, si l'érosion éolienne, pluviale, maritime et fluviale n'était pas contrebalancée par les mouvements magmatiques divers, la Terre serait recouverte d'eau depuis longtemps car cette érosion aurait effrité tous les solides dépassant une couche de boue sous-marine. Le vent érode et transporte les roches qui finiront par s'accumuler dans la mer jusqu'à une modification de relief terrestre à la suite de mouvements tectoniques qui pousseront ces sédiments comprimés par la pression de l'eau vers le haut. C'est donc un des mécanismes de création desroches sédimentairesqui seront alors à nouveau érodées par le vent dès qu'elles seront découvertes à l'air libre.
Les orages sont souvent accompagnés de rafales violentes ou detornadesqui produisent des dégâts importants le long d'un corridor au sol. Ils sont également accompagnés deturbulence, parcisaillementdes vents dans le nuage, qui peut endommager des avions ou même les faire écraser si elle se produit relativement près du sol.
La production defoudreest causée par la différence de charges électriques entre la base et le sommet du nuage orageux, entre le nuage et le sol ou entre deux nuages. Ces charges sont produites par collisions des gouttelettes et cristaux de glaces dans le courant ascendant, ou vent vertical, dans le nuage.
Dans des cas de pollution, il permet d'épurer les régions touchées mais va répandre celle-ci sur d'autres régions jusqu'à dilution des polluants ou précipitation par la pluie comme dans le cas dunuage de Tchernobylou dans les cas depluie acide. Plus récemment, l'éruption de l'Eyjafjölla paralysé les trois quarts du trafic aérien européen.
Bien des maladies sont transportées par les vents, peu importe qu'elles soientvirales,bactériennesoufongiques. Souvent, le vent ne va permettre que des petits sauts de quelques centimètres à plusieurs mètres. Mais, les grands vents ou des cyclones peuvent transporter des infections sur des centaines de kilomètres. Quelques infections courantes utilisant le vent : larouille noire, la rouille du maïs, lemildiou, lesfusarium… Il importe d'ailleurs peu que le vent charrie directement l'infection (certains organismes peuvent aussi s'encapsuler durant le transport pour mieux résister) ou transporte des matériaux contaminés.
Les insectes volants bénéficient souvent ou se sont adaptés à des régimes de vent particuliers. Ce qui permet à ces bêtes assez petites de franchir des très longues distances que leurs seules forces ne leur permettraient pas.
Les ravageurs les plus courants sont actuellement lescicadelles,sauterelles,fourmis, lesabeilles tueusesou lecriquet pèlerin.
Le vent agit également dans les cadres desincendies de forêtauxquels il fournit une force de déplacement d'une part mais également une alimentation en oxygène qui entretient voire attise les flammes comme l'Homme s'en est inspiré pour créer lessoufflets. Le vent permet également ce que l'on appelle les sauts de feu, que ce soit sous forme de touffes enflammées ou simplement de braises qui permettent de franchir des obstacles tels les rivières, failles ou les coupe-feu.
Le vent solaire est assez différent du vent terrestre car il se compose de particules polarisées qui sont éjectées de l'atmosphèreduSoleil. Par contre, le vent planétaire est lui semblable auvent solaireet est composé degazlégers qui s'échappent de l'atmosphère de leur planète. Sur de longues périodes de temps, ce vent planétaire peut radicalement changer la composition de l'atmosphère d'une planète.
Des vents hydrodynamiques dans les couches supérieures de l'atmosphère permettent à des éléments chimiques légers comme l'hydrogènede se déplacer vers l’exobase, partie inférieure de l'exosphèreoù ces gaz peuvent acquérir lavitesse de libérationet donc s'échapper dans l'espace interplanétaire sans que d'autres particules ne contrarient leur mouvement ; c'est un peu une forme d'érosion gazeuse.
Ce type de processus sur des temps extrêmement longs, de l'ordre de milliards d'années, peut faire que des planètes riches comme laTerreévoluent en des planètes commeVénus.
Des planètes avec une atmosphère basse très chaude peuvent générer une atmosphère haute très humide et donc accélérer le processus de perte de l'hydrogène.
L'énergie nécessaire à l'arrachage de ces éléments légers étant fournie par levent solaire.
À la différence de l'air, le vent solaire est à l'origine un flux de particules polarisées comparable à un courant électrique ou à un plasma éjecté par lacouronne solairedont la chaleur permet des vitesses de fuite de plus de400km/s(1 440 000km/h). Il est majoritairement constitué d'électronset deprotonsavec une énergie de l'ordre de 1keV. Ce flux de particules varie en température et en vitesse au fur et à mesure du temps. Il existerait également des mécanismes internes auSoleilpermettant de transmettre à ces particules une hauteénergie cinétiquemais leur fonctionnement reste encore actuellement un mystère. Le vent solaire crée l'héliosphère, vaste bulle qui contient tout le système solaire et s'étend jusque dans l'espace interstellaire.
C'est aussi ce qui explique que seules des planètes disposant d'un très puissant champ magnétique peuvent supporter sans dommage ce vent solaire continuel, réduisant ainsi l'ionisation de la haute atmosphère. Divers phénomènes observables sont dérivés du vent solaire telles les tempêtes électromagnétiques qui peuvent affecter les équipements électriques, lesaurores boréalesou encore le fait que les comètes qui traversent le système solaire ont toujours leur queue dirigée à l'opposé du Soleil.
Cependant, au fur et à mesure que ce vent solaire croise des planètes, il est alimenté par le vent planétaire et prend alors des caractéristiques plus proches des vents terrestres dans certains de ses effets, des systèmes solaires très denses pourraient ainsi en arriver à avoir une atmosphère ténue.
Certains tests sont actuellement effectués sur lesvoiles solaireset il avait même été imaginé une course de voiles solaires. Le principe est semblable à celui des voiliers, à ceci près qu'il s'appuie sur la lumière (les photons) émis par leSoleil. Compte tenu de la faible propulsion générée, le procédé ne permet pas de quitter la surface d'une planète (même dénuée d'atmosphère, et donc de friction). Il est en revanche utilisable sur un appareil ayant déjà atteint la vitesse de satellisation minimale, voire lavitesse de libération. La difficulté de mise en œuvre réside dans la faiblesse de la poussée : une voile de 220 000mest nécessaire pour obtenir une poussée de 1kg m s.
Cependant, cet effet est déjà utilisé sur les sondes spatiales afin de rectifier une trajectoire ou de fournir une poussée supplémentaire comme pour la sondeMariner 10.
Plusieurs sites internet offrent des cartographies avecvisualisation de donnéesprédictives ou en temps réel du vent et des déplacements des masses d'air, dont :