jeudi 9 janvier 2014

"Earth Wind Map" : la dynamique des vents à l'échelle mondiale.
Quand la science et l'art se rejoignent…

Inspiré par une représentation artistique des vents à l'échelle des États-Unis (la Wind Map) réalisée en 2012 par les designers Fernanda Viégas et Martin Wattenberg, le développeur web Cameron Beccario a adapté le concept à une échelle globale. Il a débuté avec une première carte animée des vents dans la région de Tokyo (Japon) — là où il vit —, avant de mettre au point une animation interactive de la dynamique des vents à l'échelle du globe tout à fait fabuleuse : la Earth Wind Map.

Vidéo de présentation


À partir des données fournies par le Global Forecast System, la carte est mise à jour toutes les trois heures et permet de visualiser la dynamique et la force des vents à l'échelle de la planète presque en temps réel. L'aspect scientifique de cette représentation graphique de la dynamique des vents pourrait paraître presque secondaire tant elle s'apparente à une œuvre d'art digital en perpétuelle évolution.
Mais au-delà de son aspect esthétique, cette cartographie animée permet surtout d'observer la dynamique des vents tout autour de la planète, à la fois au-dessus des océans et des continents : en effet, il est possible de faire pivoter la carte comme un globe, de zoomer sur une région en particulier (doubles-clics répétés sur la zone concernée), ou même de choisir différentes projections cartographiques.
En cliquant sur le mot "Earth" placé en bas à gauche de la carte, vous avez accès à différents paramétrages.
Si cette carte permet d'apprécier l'orientation et la vitesse des flux quasiment en temps réel, elle donne également la possibilité de visualiser l'évolution prévue dans les 3 et 24 prochaines heures.
De plus, elle donne une représentation de la dynamique des flux à différents niveaux d'altitude :
au niveau 1000 hPa (c'est-à-dire proche de la surface du sol), à 850 hPa (1500 m d'altitude environ), à 700 hPa (3000 m environ), à 500 hPa (5500 m environ), à 250 hPa (10 000 m environ, soit la limite supérieure de la troposphère au-dessus des régions tempérées), à 70 hPa et à 10 hPa (niveaux stratosphériques).

Il s'agit d'un outil merveilleux, d'une grande dimension pédagogique, pour comprendre l'écoulement de l'air dans les différentes couches de l'atmosphère et acquérir une vision synoptique et dynamique des phénomènes aérologiques.

Plus on s'éloigne de la surface de la Terre, plus la vitesse des vents s'accroît. Dans les couches supérieures (proches de la tropopause), on peut observer très facilement les courants-jets (jet stream) polaires (très puissants) et subtropicaux (moins puissants). On peut d'ailleurs constater ici que la dynamique des vents en altitude n'offre qu'un aperçu simplifié de la dynamique observée dans les basses couches.
En effet, plus on se rapproche du sol, plus la force de frottement augmente et plus le relief joue un rôle fondamental dans l'écoulement de l'air. On constate combien la vitesse des vents varie en fonction du substratum survolé : moins puissants sur les continents, les vents s'accélèrent très nettement au-dessus des mers et des océans, la force de frottement y étant plus faible.
En surface, on peut visualiser très nettement la circulation d'alizés, les flux de mousson, les anticyclones (la rotation des vents s'effectuant dans le sens des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère nord), les dépressions tempérées, et bien évidemment les cyclones tropicaux le cas échéant.
Une observation plus attentive permet de distinguer l'influence du relief sur la circulation aérologique dans les basses couches. À titre d'illustration, on distingue très nettement sur la carte ci-dessous l'influence des différents massifs du Hoggar, du Tibesti et de l'Aïr, ainsi que du volcan du Djebel Marra situé plus au sud, sur la dynamique aérologique en surface dans le Sahara : l'alizé continental est canalisé par le relief, l'air s'écoulant plus rapidement entre les massifs par effet Venturi (flux en vert).

La dynamique des vents en surface sur le continent africain et au Sahara en particulier.
Capture d'écran réalisée le 9 janvier 2014 (16h30, heure française).
La seconde carte ci-dessous illustre à son tour parfaitement l'influence déterminante du relief sur la dynamique aérologique en surface : l'air froid qui a envahi la majeure partie des États-Unis en ce début d'année 2014 et atteint le golfe du Mexique plus au sud s'écoule à travers les différents ensellements d'Amérique centrale. L'air froid est canalisé notamment par l'isthme de Tehuantepec et expulsé violemment vers l'océan Pacifique par effet Venturi : ce phénomène est récurrent en hiver lorsque d'immenses masses d'air froid glissent sur le continent nord-américain et atteignent le golfe du Mexique. Tehuantepecer (ou Tehuano Wind) est le nom local de ce vent.

La dynamique des vents en surface en Amérique centrale.
Capture d'écran réalisée le 9 janvier 2014 (18h, heure française).

À ma connaissance, il n'existe pas d'archives de ces cartes en constante évolution, ou tout au moins offrant un accès public. Certains événements remarquables sont néanmoins archivés par des passionnés et accessibles sur Internet via YouTube notamment : c'est le cas par exemple de cette animation du 7 janvier 2014 concernant la vague de froid et de neige qui a affecté le continent nord-américain en ce début de mois de janvier 2014.

Dans la même veine artistique, je vous invite à visionner une animation réalisée par la NASA en 2012 à partir des données du satellite GOES-5 qui présente de façon magistrale la dynamique des aérosols à l'échelle de la planète. Sur une période allant du mois d'août 2006 au mois d'avril 2007, cette animation permet de mieux appréhender la dynamique de certains aérosols dans l'atmosphère en vue d'en améliorer la modélisation : on peut suivre notamment le trajet des fines particules de sable (lithométéores) provenant des vastes étendues désertiques, des particules de carbone émises lors des grands incendies de forêt, des cendres et sulfates volcaniques, ainsi que des embruns marins (sel).
Au-delà de l'intérêt scientifique, je vous laisse apprécier le spectacle visuel : c'est de toute beauté !
Pour ma part, j'utilise ce petit film comme écran de veille sur mon ordinateur… ;-)



1 commentaire:

  1. Article passionnant et le dernier petit film est superbe ! On voyage littéralement dans une autre 'dimension'. C'est magnifique ! Et on comprend mieux l'impact des aérosols dans l'atmosphère et leurs conséquences. Bravo pour cette nouveauté !

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