Le vent joue un rôle important dans la météo de la Terre. La vitesse du vent la plus rapide officielle de 253 miles par heure s'est produite en 1996 lors du cyclone Olivia en Australie. Le vent le plus rapide non officiel, 318 milles à l'heure calculé par le radar Doppler, s'est produit lors d'une tornade près d'Oklahoma City en 1999. Comprendre ce qui cause le vent, en particulier ces vents destructeurs, commence par comprendre comment le Soleil chauffe la surface de la Terre.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Le vent est généré lorsque l'air passe d'un système à haute pression à un système à basse pression. Plus la différence de pression est grande, plus le vent est fort. Les différences de température provoquent ces différences de pression.
L'énergie du soleil
L'énergie du Soleil chauffe l'atmosphère terrestre de manière inégale. A l'équateur, le réchauffement est relativement constant, tandis que l'énergie du Soleil se répartit sur une zone de plus en plus grande à mesure que la latitude augmente. Cette différence dans la distribution de l'énergie crée des modèles de vent mondiaux.
Au fur et à mesure que l'atmosphère se réchauffe, l'air plus chaud monte, ce qui crée des zones de basse pression. L'air plus froid et plus dense formant les systèmes à haute pression adjacents se déplace pour remplir l'espace laissé par l'air plus chaud qui monte. L'air chaud se refroidit lorsqu'il s'approche du sommet de la troposphère et redescend vers la surface de la Terre, créant des courants de convection dans l'atmosphère.
Les systèmes météorologiques à haute pression résultent généralement de modèles d'air plus froids, tandis que les systèmes météorologiques à basse pression résultent généralement de modèles d'air plus chauds.
Effet Coriolis et direction du vent
Si la Terre ne tournait pas, les courants de convection dans l'atmosphère pourraient développer des vents qui souffleraient des pôles jusqu'à l'équateur. Cependant, la rotation de la Terre autour de son axe provoque la effet de Coriolis. La Terre en rotation dévie le vent d'une ligne droite vers une courbe. Plus le vent est fort, plus la courbe est grande.
Dans l'hémisphère nord, la déviation s'incurve vers la droite. Dans l'hémisphère sud, la déviation s'incurve vers la gauche. Une autre façon de considérer la direction de l'effet Coriolis est du point de vue d'un astronaute flottant directement au-dessus du pôle Nord. Un ballon à hélium lâché au nord de l'équateur se déplacerait dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.
Si l'astronaute était plutôt au-dessus du pôle Sud et que le ballon était lâché au sud de l'équateur, le ballon semblerait voyager dans le sens des aiguilles d'une montre.
Alizés, vents d'ouest et vents d'est polaires
Pendant ce temps, en revenant à l'équateur, l'air de refroidissement au sommet de la colonne d'air ascendant est repoussé et commence à retomber à la surface de la Terre. L'effet Coriolis tord l'air montant et descendant le plus proche de l'équateur dans le modèle de vent appelé les alizés. Dans l'hémisphère nord, les alizés circulent du nord-est au sud-ouest tandis que dans l'hémisphère sud, les alizés circulent du sud-est au nord-ouest.
Le régime des vents aux latitudes moyennes s'écoule dans la direction opposée, généralement d'ouest en est. Les conditions météorologiques aux États-Unis se déplacent de la côte ouest vers la côte est. Ces vents sont appelés les vents d'ouest.
Au-dessus de 60°N et en dessous de 60°S de latitude, le vent essaie de souffler vers l'équateur, mais l'effet Coriolis tord le vent dans le modèle appelé le vents d'est polaires.
Les premiers explorateurs ont découvert ces schémas généraux et les ont utilisés pour explorer le monde. Ces modèles de vent ont fourni une source constante de propulsion pour les voiliers voyageant d'Europe et d'Afrique vers le Nouveau Monde et vice-versa.
Température, pression atmosphérique et vent
Les différences de pression qui provoquent le vent sont causées par des différences de température. Les configurations de vent locales peuvent sembler violer les configurations de vent globales, jusqu'à ce qu'elles soient examinées plus en détail.
Les brises de terre et de mer
Les zones terrestres se chauffent et se refroidissent plus rapidement que l'eau. Pendant la journée, la terre se réchauffe, ce qui réchauffe l'air au-dessus de la terre. L'air chaud s'élevant au-dessus de la terre attire l'air plus frais de l'eau. La nuit, le processus inverse se produit.
L'eau retient la température plus longtemps que la terre, de sorte que l'air plus chaud monte, puisant de l'air plus frais au-dessus de la terre. Ce modèle côtier se produit avec des différentiels de pression localement graduels ou légers. Des systèmes de pression plus forts annulent la légère différence terre-eau qui provoque ces brises.
Vents de montagne et de vallée
Un phénomène local similaire se produit dans les zones montagneuses. Le soleil chauffe le sol qui réchauffe l'air adjacent. L'air réchauffé monte et l'air plus froid plus loin du sol pénètre, poussant l'air plus chaud vers le haut de la montagne. La nuit, le refroidissement par le sol refroidit l'air adjacent au sol.
L'air plus froid et plus dense descend de la montagne. Ce flux d'air peut devenir la brise concentrée dans les canyons appelée drainage d'air froid.
Tornades et ouragans
Les vents extrêmes des tornades et des ouragans résultent également des différences de pression. La distance extrêmement petite entre la couche externe à haute pression et le noyau à basse pression peut générer des vitesses de vent supérieures à 200 mph. L'échelle des vents de Beaufort évalue ces vents en fonction des phénomènes observés. (Voir les références pour l'échelle de vent de Beaufort)