Les cartes d’altitude, cœur de toute prévision météo

Alors que les prévisions météo diffusées par les médias se fondent presque exclusivement sur les cartes au sol, l’analyse des cartes en altitude joue un rôle tout aussi, si ce n’est plus, important dans l’établissement de ces prévisions.

Les quotidiens, la télévision et l’Internet nous ont familiarisés avec les cartes d’altitude, qui représentent généralement la répartition de la pression au niveau de la mer, souvent les fronts et autres phénomènes caractéristiques, et sont même parfois décorées de pictogrammes. Notre temps est cependant déterminé en bonne partie par les mouvements des masses d’air à une altitude élevée. Seule exception: les marais barométriques, qui engendrent fréquemment des orages l’été et lors desquels les conditions au sol influent également sur les phénomènes en altitude. On peut néanmoins affirmer qu’en règle générale, ce sont les processus observés dans les couches moyennes et supérieures de la troposphère qui déterminent l’évolution du temps au niveau du sol.

Isobares des cartes météo au sol
La différence essentielle entre les cartes au sol et en altitude est la surface de référence à laquelle elles se rapportent. Sur les cartes au sol, le niveau reste constant, en l’occurrence celui de la mer par rapport auquel toutes les pressions sont converties afin d’obtenir des résultats comparables. Dans les hectomètres inférieurs de l’atmosphère, la pression baisse approximativement de 1 hPa par 8 m. En Suisse, la pression mesurée dans toutes les stations situées au-dessous de 750 m/mer est réduite au niveau de la mer. Les points de pression égale sont reliés par des lignes appelées isobares, qui révèlent la répartition des zones de haute et basse pression au niveau du sol, d’où il est possible de déduire la direction et la vitesse des vents à ce niveau. De plus, les courbures dans le tracé des isobares permettent de localiser les fronts. Plus la courbure est accentuée et plus les phénomènes météo le long du front sont marqués.

Ill. 1: Carte d’altitude 850 hPa initialisée le mardi 15 juillet 2003 à 18 h UTC et valable pour le mercredi 16 juillet 2003 à 12 h UTC. Les lignes blanches sont les isohypses et les surfaces colorées indiquent les températures prévues à cette altitude. L’échelle de droite donne les valeurs des températures.

Ill. 2: Carte d’altitude 850 hPa valable pour le samedi 19 juillet 2003 à 12 h UTC.

Ill. 3: Carte d’altitude 700 hPa valable pour le mercredi 16 juillet 2003 à 12 h UTC. Les lignes blanches sont les isohypses et les surfaces en couleurs représentent les mouvements verticaux à ce niveau.

Ill. 4: Carte d’altitude 700 hPa valable pour le samedi 19 juillet 2003 à 12 h UTC.

Ill. 5: Carte d’altitude 500 hPa valable pour le mercredi 16 juillet 2003 à 12 h UTC. Les lignes blanches sont les isobares au niveau du sol et les limites des surfaces colorées représentent les isohypses au niveau de pression 500 hPa.

Ill. 6: Carte d’altitude 500 hPa valable pour le samedi 19 juillet 2003 à 12 h UTC.

Isohypses des cartes météo d’altitude
Les mesures de pression prises dans les stations situées plus haut (<750 m/mer) sont extrapolées (vers le haut ou le bas) par rapport aux données du niveau standard le plus proche. Les cartes d’altitude se rapportent presque exclusivement à une surface de pression déterminée. Alors que sur les cartes au sol, on choisit une altitude constante (niveau de la mer) puis représente la pression atmosphérique comme une variable, sur les cartes d’altitude, on se réfère à une pression constante et trace ensuite les courbes illustrant les variations de l’altitude. Les lignes figurant sur les cartes d’altitude sont donc de véritables courbes de niveau. Dans ce cas, on parle d’isohypses, c’est-à-dire de lignes d’altitude égale. Les cartes météo d’altitude se présentent ainsi comme un paysage illustrant le niveau d’une surface de pression égale.
Les isohypses sont en quelque sorte l’inverse des isobares. Les premières représentent la pression à une altitude géographique égale, alors que les secondes visualisent l’altitude géographique à pression égale (p. ex. 850 hPa). Les lignes d’altitude, appelées aussi lignes de géopotentiel, sont tracées en fonction de la température moyenne entre le niveau de la mer et la surface de pression. Lorsqu’une colonne d’air entre le niveau de la mer et la surface de pression se réchauffe, elle s’étend de tous côtés et la densité de la masse d’air s’abaisse. Comme elle repose sur le sol, son extension verticale ne peut prendre de l’ampleur que vers le haut, alors qu’horizontalement, elle s’agrandit dans toutes les directions. Les géopotentiels élevés se rencontrent surtout dans les zones subtropicales où l’on trouve de l’air chaud et moins dense à des altitudes considérables. On choisit généralement pour tracer les isohypses des écarts de 40, 60 ou 80 m.
Un modèle de prévision météo calcule jusqu’à 30 surfaces de pression entre le sol et la tropopause. Aucun météorologue n’a le temps d’analyser autant de cartes pour un moment précis de la journée. Aussi recourt-on, pour les prévisions courantes, à des surfaces dites standard, celles de 925, 850, 700, 500 et 300 hPa, en étudiant plus attentivement les cartes des niveaux 850, 700 et 500 hPa.
L’avantage de l’étude des phénomènes météo en altitude est que ces derniers ne sont pas soumis à des facteurs momentanés et versatiles influençant le temps au sol, tels l’alternance jour/nuit, le réchauffement/refroidissement de l’écorce terrestre, la topographie, le frottement des vents sur la surface, etc. Les tendances effectives peuvent ainsi être mieux dégagées que si l’on se fonde sur les données prises au sol. On dispose, pour les cartes d’altitude comme pour celles au sol, de cartes d’analyse se rapportant au temps observé, et de cartes de prévisions annonçant le temps à venir. Si les cartes au sol et les cartes d’altitude jouent toutes deux un rôle déterminant pour l’analyse des situations météo, les cartes d’altitude sont beaucoup plus utiles pour les prévisions à moyen terme. Quant aux prévisions à plus long terme, seules les cartes de niveau 500 hPa fournissent des informations décisives, car les processus et courants à ce niveau ont une influence déterminante sur l’évolution du temps.

Carte d’altitude de la surface 850 hPa
La hauteur de ce niveau de pression correspond environ à 1500 m/mer. Sur l’ill. 1 sont représentées l’altitude (géopotentiel) de la surface 850 hPa ainsi que la répartition de la température à cette altitude. Il s’agit ici d’une carte de prévisions établie, ou plutôt initialisée, le mardi 15 juillet 2003 à 18 h et valable pour le mercredi 16 juillet à 12 h UTC (14 h d’été Europe continentale). Les lignes blanches sont les isohypses et les couleurs correspondent aux températures prévues. Les isohypses peuvent être interprétées selon le même principe que les isobares: les valeurs élevées indiquent la présence d’une haute pression, les valeurs inférieures une basse pression. Un anticyclone est situé au-dessus de l’Atlantique, au sud de l’Islande et à l’ouest de l’Angleterre. Une zone dépressionnaire recouvre la Tunisie, où les températures dépassent 30°. La Suisse se trouve dans un courant sud-ouest et la météo prévoit à cette altitude des températures de l’ordre de 20°. On reconnaît au-dessus de la France la limite différenciant les masses d’air: sur la côte atlantique, les températures sont plus basses de quelque 10°. On peut déjà prévoir l’approche d’un front froid. Les isohypses sont cotées en décamètres, ce qui signifie qu’à l’altitude de 1480–1520 m/mer, la pression est en Suisse de 850 hPa.
L’ill. 2 reproduit la carte des prévisions à 850 hPa pour le samedi 19 juillet 2003 à 12 h UTC. Par rapport au mercredi, la hauteur du niveau de pression est montée de 40 m. La Suisse devrait subir l’influence croissante de l’anticyclone et les températures descendre ce jour-là à 16°.

Carte d’altitude de la surface 700 hPa
La hauteur de cette surface de pression correspond env. à 3000 m/mer. Le plus fort soulèvement des masses d’air (ou la plus forte subsidence) se produit entre 700 et 500 hPa. Ces cartes permettent donc de constater si les masses d’air ont plutôt tendance à s’élever, engendrant une prédominance du mauvais temps, ou à s’abaisser, assurant du beau temps. De plus, les systèmes de convection à moyenne échelle (mesoscale), tels p. ex. les systèmes orageux en été, sont entraînés par le courant au niveau 700 hPa. Les cartes contenant des indications sur l’humidité relative à cette altitude fournissent des informations précieuses sur la couverture nuageuse et la probabilité des précipitations.
L’ill. 3 représente la hauteur (géopotentiel) de la surface de pression de 700 hPa ainsi que les mouvements verticaux à cette altitude. Les zones de haute et basse pression sont situées aux même endroits au niveau inférieur (850 hPa), mais on remarque à présent au-dessus de la Suisse un courant d’altitude sud-ouest fortement marqué. A l’ouest de la Suisse, les isohypses sont cycloniques, autrement dit incurvées autour de la zone de basse pression: il faut s’attendre à une détérioration sensible du temps. De plus, les mouvements verticaux, notamment le mouvement ascendant des masses d’air au sud/sud-ouest de la Suisse, sont relativement forts (zones en rouge). En raison de l’humidité régnant ce mercredi-là, on peut prévoir l’arrivée d’orages qui s’intensifieront dès que les courbures cycloniques des isohypses toucheront notre pays. Le niveau 700 hPa se situe ce jour-là au-dessus de la Suisse à 3120 m/mer.
L’ill. 4 reproduit la carte des prévisions à 700 hPa pour le samedi 19 juillet 2003 12 h UTC. Par rapport au mercredi, la surface de pression est montée de 20 m à 3140 m/mer. Les isohypses à 100–300 km à l’ouest de la Suisse sont cependant fortement courbées dans le sens anticyclonique: la subsidence reprend le dessus et amènera donc du beau temps.

Carte d’altitude de la surface 500 hPa
50% de la masse atmosphérique se situent au-dessous et 50% au-dessus de ce niveau, qui correspond env. à l’altitude 5500 m/mer. Les zones de haute et basse pression circulent au sol en fonction du courant à cette altitude. Pour l’interprétation de ces cartes, il est important d’observer le profil ondulatoire des isohypses. Les creux (mauvais temps) des ondes courtes d’une longueur de 2000–4000 km traduisent des phénomènes météo caractéristiques. A l’avant du creux, on assiste (souvent en association avec une activité dépressionnaire à proximité du sol) à un temps changeant accompagné de précipitations. A l’ouest (l’arrière) du creux en altitude, par contre, s’installe une subsidence et donc bientôt un temps déterminé par la haute pression. La plus forte subsidence se manifeste sous l’axe de la «bosse» (anticyclone en altitude), engendrant un temps le plus souvent ensoleillé et sans cirrus.
L’ill. 5 représente le géopotentiel à 500 hPa, la pression au sol et la température à ce niveau. Il s’agit à nouveau d’une carte de prévisions pour le mercredi 16 juillet 2003 à 12 h UTC. Ici, les lignes blanches sont les isobares et les lignes de couleur les isohypses. La température est dessinée en gris. L’écart entre deux isothermes voisines est de 5°. On distingue sur cette carte deux centres de basse pression: une première dépression au sol – située au sud de l’Islande exactement sous la dépression en altitude – et une seconde dépression au sol recouvrant le sud de l’Angleterre. Au-dessus de la Suisse, les vents d’altitude sont orientés sud-ouest. Grâce aux isohypses, on peut voir, au-dessus de l’est de l’Italie et l’Autriche, une bosse de haute pression se déplaçant vers l’Est. A l’ouest/sud-ouest de la Suisse se trouve un creux en altitude d’une longueur d’ondes de quelque 3000 km. La courbure des isohypses au-dessus de la France est, à ce même niveau, cyclonique. En raison de la présence d’une dépression au sol, il faut s’attendre à une détérioration du temps.
La situation en prévision du samedi 19 juillet 2003 à 12 h UTC (ill. 6) est différente. Une bosse de haute pression est positionnée au milieu de la France et la Suisse se trouve à l’avant de celle-ci. Le champ de pression au sol est certes plat, mais la subsidence en altitude maintiendra un temps généralement ensoleillé. S’il s’avère qu’on ne peut reconnaître ni un creux de basse pression, ni une bosse de haute pression, il convient d’observer si les isohypses à l’ouest immédiat de la Suisse s’écoulent parallèlement ou divergent. Des courants convergents annoncent une détérioration du temps, alors que des divergences sur les cartes d’altitude signalent une amélioration.
La primauté donnée, dans l’établissement de prévisions à moyen ou long terme, aux cartes d’altitude de surface 500 hPa a pour conséquence que la qualité d’un modèle météo est mesurée souvent d’après cette variable, puis comparée à celle d’autres modèles. Les altitudes mesurées effectivement (cartes d’analyse) sont alors comparées aux données des cartes de prévisions précédentes et les différences mises en évidence.

Internet
On trouve sur l’Internet une quantité de cartes météo d’altitude. Toutes ne sont pas accessibles et pour certaines, on dispose de variables différentes pour l’établissement des prévisions. Deux bonnes adresses à recommander particulièrement: www.westwind.ch et www.wetterzentrale.de

Micha Schultze

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