ALS - Magazine 3 - Janvier 2012

ALS Mag / 7 courants. Les fluides géophysiques ont par ailleurs une autre propriété extrêmement importante : il sont stratifiés, c’est-à- dire que leur densité décroît fortement avec l’altitude. Ce sont les modifications de cette stratification qui fournissent l’énergie nécessaire à la mise en route des fluides atmosphé- riques et océaniques. Une analyse dimensionnelle des équations de la circulation montre alors que l’écoulement s’organise à une échelle horizontale privilégiée, dite longueur de Rossby, qui est de l’ordre du millier de kilomètres dans l’atmosphère, et de la dizaine de kilomètres dans l’océan. La dimension des grandes cellules tropicales évoquées plus haut, dont la montée détermine la position des forêts équato- riales et la descente celle des grands déserts, correspond, elle, à des contraintes un peu différentes où l’équilibre géostro- phique doit s’accommoder de la conservation du moment cinétique de l’air entraîné près de l’Equateur par la rotation de la Terre. D’autres facteurs organisent les écoulements géophy- siques à grande échelle : dans le cas des océans la localisation près des pôles des zones où l’eau de surface est suffisamment froide et salée pour plonger jusque dans l’océan profond, joue un rôle déterminant, tout comme la forme des bassins océaniques. Les montagnes ont du côté atmosphérique un rôle similaire, quoique moindre. Il existe ainsi des principes physiques puissants qui déter- minent l’échelle des mouvements atmosphériques et océaniques, pour une stratification (ou un mode vertical) donnée – ce que confirme l’observation de ces écoulements. C’est sur cette base que les modèles atmosphériques destinés à décrire le climat global ont retenu depuis l’origine une grille de résolution dont le pas spatial est de quelques centaines de kilomètres horizontalement, contre quelques dizaines de kilomètres pour les modèles océaniques, le maillage vertical de ces modèles ayant le plus souvent une résolution de quelques centaines de mètres au mieux, dans chacun des milieux, destinée à représenter les variations et discontinuités principales de la stratification. L’existence de ces échelles spatiales caractéristiques explique que les climatologues, les atmosphériciens en particulier, aient surtout utilisé le gain en puissance de calcul des dernières décennies pour augmenter la durée des simulations, plutôt que pour en améliorer la résolution géographique. La prévision du temps à échéance de quelques jours, cependant, réclame une approche inverse et un accroissement de la résolution spatiale, parce qu’il est nécessaire de prévoir finement certains écoulements orogra- phiques tels que le Mistral, et que cela peut aussi aider à augmenter la durée de validité des prévisions. Figure 1 - Circulation atmosphérique vue au travers de l’eau condensée mesurée par un radar satellitaire. Il s’agit d’une image de synthèse réalisée par la NASA pour illustrer l’expérience TRMM Tropical Rainfall Measuring Mission. Dans la troposphère, la température et le niveau de saturation en vapeur d’eau décroissent avec l’altitude : ce qui est visualisé ici correspond aux ascendances de l’air, qui conduisent à une condensation de l’eau atmosphérique. Figure 1