Mécanismes de formation des jet-streams

Fondamental

En raison de la différence de rayonnement reçu en fonction de la latitude, l'air monte à une altitude moins élevée au niveau de la cellule polaire, et à une altitude maximale au niveau de la cellule de Hadley.

Les 3 cellules de convection sont à des températures moyennes différentes : \(T_{Hadley} > T_{Ferrel} > T_{polaire}\). La tropopause est une surface isobare : à altitude fixée, en raison de la différence de température, la pression est plus élevée dans la zone d’air chaud. Cela implique un mouvement de l’air entre les deux cellules au sommet de la colonne d’air chaud vers la colonne d’air froid.

Cependant, en raison de la force de Coriolis \(F_{Coriolis} = -2m \vec{\Omega} \wedge \vec{v}\), ce mouvement d'air va être dévié vers l'est : c'est la formation d'un jet-stream.

Les jet-streams sont situés au niveau de la tropopause (entre 7 et 16 km d'altitude), ont une épaisseur de 1 à 5 km et ils sont très rapides. 

On distingue, le jet-stream subtropical, situé entre la cellule de Hadley et la cellule de Ferrel, du jet-stream polaire, situé entre la cellule de Ferrel et la cellule polaire. 

Le jet-stream polaire est le plus rapide : il peut atteindre des vitesses de 360 km/h. La différence de vitesse entre les jet-streams peut être expliquée par la conservation du moment cinétique (en négligeant les frottements de l'air).

Complément

[1] https://scijinks.gov/jet-stream/

[2] Chaîne youtube : bright blue