FRONT, météorologie

En météorologie, on appelle « front » l'intersection d'une surface frontale avec une surface quelconque, en particulier avec le sol, la surface frontale désignant l'interface entre deux masses d'air de propriétés différentes. Par abus de langage, le terme « front » est également utilisé comme synonyme de surface frontale.

La théorie complète des fronts a été développée entre 1918 et 1926 par des météorologistes norvégiens (Vilhelm et Jacob Bjerknes, Halvor Solberg, Tor Bergeron), d'où l'appellation généralement usitée de « théorie de l' école norvégienne ». Ces chercheurs disposaient alors d'un certain nombre de renseignements sur l'atmosphère grâce, notamment, aux lancers de ballons-sondes. Depuis, les nouvelles méthodes d'observations (radio-sondages, radars-vents, lidars, radars permettant la détection des grosses gouttes d'eau et, surtout, satellites météorologiques) ont fait progresser la connaissance de l'atmosphère. Elles ont confirmé les grandes lignes de la description des fronts établie par les météorologistes norvégiens. Mais de nombreuses recherches doivent être poursuivies pour expliquer physiquement l'ensemble des phénomènes frontaux (considérations mécaniques et thermodynamiques) et pour définir un procédé objectif d'analyse des fronts.

Surface frontale

Dans l'atmosphère, il n'existe pas de surface de discontinuité au sens strict du terme. Les diverses masses d'air de la basse atmosphère, ou troposphère, sont séparées par des couches de transition ou de mélange plus ou moins épaisses. Ces couches sont peu inclinées sur la surface terrestre, leur pente étant généralement de l'ordre de 1/200 à 1/100. Il s'ensuit qu'une zone de transition de 50 kilomètres d'étendue horizontale correspond à une épaisseur verticale de 250 à 500 mètres, ce qui permet d'assimiler à des surfaces ces couches de transition, d'épaisseur relativement faible.

En général, au sein d'une même masse d'air, les propriétés de l'atmosphère varient peu sur des distances horizontales considérables, ce qui revient à dire que les divers paramètres météorologiques (densité, température, humidité, visibilité, etc.) ont de faibles gradients horizontaux. Par contre, dans la couche de transition qui sépare deux masses d'air distinctes, les gradients horizontaux ont des valeurs élevées.

Il résulte de ces propriétés que, dans un plan horizontal (situé à une altitude suffisante pour que les températures soient représentatives des masses d'air en jeu), la zone de transition est caractérisée par une grande concentration d'isothermes.

La couche de transition séparant deux masses d'air coupe la surface du globe suivant une zone de largeur non négligeable à travers laquelle les isothermes subissent une réfraction. Si l'on assimile la couche de transition à une surface frontale, l'intersection de cette surface avec le sol est un front le long duquel la température présente une discontinuité.

On désigne alors plus exactement par surface frontale (ou front) toute couche atmosphérique qui peut être assimilée à une surface de discontinuité pour les éléments météorologiques lorsqu'on se place à une échelle suffisamment grande ; dans la couche elle-même, les éléments météorologiques possèdent donc un gradient horizontal élevé.

En fait, parmi les surfaces de discontinuité de l'atmosphère, ne sont considérées comme surfaces frontales que celles qui ont une pente suffisante (> 1/300 environ) et qui séparent des masses d'air de températures entropiques différentes au même niveau. (La température entropique, appelée aussi température pseudo-adiabatique potentielle du thermomètre mouillé, est la température atteinte par une particule d'air portée tout d'abord à son point de condensation[...]