Régime de brise

Haut : brise de mer, bas : brise de terre

Mouvement de l'air le long du front de brise et formation de nuages

Pendant le jour, la terre absorbe la chaleur émise par le soleil rapidement et réchauffe l'air au-dessus d'elle. Par contre, le rayonnement solaire sur la mer est absorbé plus lentement à cause de la capacité thermique supérieure de cette dernière. Il sert également à l'évaporation de vapeur d'eau. L'air au-dessus de la terre en se réchauffant s'élève par convection et crée une zone de basse pression locale. Un appel d'air se produit donc pour le remplacer et c'est de la mer plus froide qu'il provient. D'un autre côté, l'air qui s'est élevé en altitude, se refroidit en se dilatant (détente adiabatique) et se dirige vers la mer pour remplacer l'air qui en est parti en surface. Durant le trajet en altitude, l'air s'est mélangé avec l'air froid à ce niveau et en redescendant, il se réchauffe par compression mais moins qu'à la montée[1]. Le cycle complet forme une cellule convective[2].

La brise de mer s'établit généralement en début d'après-midi car il faut un certain temps pour que la différence de température soit significative. La brise de mer commence à se manifester au large avant d'atteindre la côte car il y a également une différence de température à différentes distances de la côte, reliées à la profondeur de l'eau. Au fur et à mesure qu'elle s'établit au large, on peut voir apparaître un front de brise entre les différentes masses d'air, front qui se manifeste soit par des cumulus plus développés, soit au contraire par une éclaircie. Au cours de la journée, la brise tend à tourner de plus en plus vers la rive pour finir souvent par avoir une direction pratiquement parallèle à la côte. Contrairement à la brise de terre, qui est un vent plutôt faible, la brise de mer peut parfois être relativement forte et atteindre la force 6 sur l'échelle de Beaufort[5]. Son intensité est proportionnelle à la différence de température entre la terre et la mer.

Pendant la nuit, la terre se refroidit plus vite que la mer, à cause de leur différence de capacité thermique (la terre accumule moins de chaleur du soleil que la mer, elle se refroidit donc plus vite la nuit venue), et le phénomène inverse se produit: l'air au-dessus de la terre est plus froid que celui au-dessus de la mer[1]. Le passage de la brise de mer à la brise de terre s'effectue après une période prolongée de vent calme alors que la différence de température entre les deux milieux devient nulle puis change de direction[1].

La brise de terre débute donc quelques heures après le coucher du soleil. L'air au-dessus de la terre commence à être significativement plus froid que celui au-dessus de la mer. L'air chaud au-dessus de la mer étant moins dense que l'air froid sur la terre une circulation s'établit de la terre vers la mer[1]. Elle s'étend assez peu vers le large (rarement plus de 3 milles marins) et continue à souffler 2 à 3 heures après le lever du soleil (jusqu'à ce que les températures s'équilibrent).

Circulation (flèches) et niveau de pression (tiretés) dans les brises de pente (jour ou côté au soleil à gauche, nuit ou côté à l'ombre à droite).

Si la masse d'air qui vient de s'échauffer se situe le long d'une pente, le sommet sera en général plus exposé que le bas de la pente ce qui crée un réchauffement différentiel supplémentaire. La brise va longer la pente pour des raisons de viscosité et ainsi créer le mouvement de brise montante. Ce vent est dit « anabatique » et se manifeste sur les faces montagneuses éclairées par le soleil, soit en Est le matin, et en Ouest l'après-midi. Il est possible d'en ressentir l'effet de tôt le matin (9 heures), jusqu'à tard le soir (19 heures) lors des journées longues de juin. Leur vitesse varie selon l'ensoleillement, la saison et le lieu mais peut atteindre les 30 à 40 km/h. Le vent thermique du lac du Monteynard, par exemple, est réputé chez les véliplanchistes[7].

Après le coucher du Soleil, ou du côté à l'ombre, le refroidissement de la masse d'air se fait du haut de la pente vers le bas et donne un déplacement d'air vers ce dernier. Ce vent catabatique se manifeste le soir et durant la nuit.

Direction de la brise de vallée le jour (gauche) et la nuit (droite).

Elles sont la résultante globalisée des brises de pente et du réchauffement différentiel entre la vallée et la plaine environnante. Sur les pentes montagneuses l'air a tendance à s'élever durant la journée, cela crée une dépression au pied des montagnes qui "aspire" l'air des vallées environnantes. Les brises de vallée souffleront donc le plus souvent, des vallées de basses altitudes vers les vallées de hautes altitudes en journée, et inversement la nuit[1].

La vitesse des brises de vallée est extrêmement variable selon l'heure de la journée, la saison et le lieu, et bien que celle-ci soit plutôt faible à modérée dans les larges vallées de massifs comme les Alpes, les vallées étroites ou qui se rétrécissent peuvent être le siège de brises extrêmement violentes (vent de couloir et courant-jet de vallée de plus de 50 km/h) et dangereuses pour des sports comme le parapente ou le deltaplane.

Les propriétés thermiques et aérodynamiques d'une zone urbanisée sont à l'origine de l'augmentation et de l'accélération du réchauffement diurne des zones urbaines par rapport aux zones rurales avoisinantes (phénomène d'îlot de chaleur urbain)[8].

Ainsi, selon le même procédé que pour la brise de mer, l'air rural converge vers les points chauds urbains qui voient la concentration de polluants et d'humidité dans les secteurs qui souffrent déjà le plus des îlots de chaleur[9] - [10]. Cette concentration de diverses direction, appelée converge, se produit surtout sous un anticyclone et donne une cellule de convection où l'air est poussée en altitude et diverge, retournant vers les zones rurales[10]. Les différences de chaleur entre des lieux chauds, comme les rues, et des lieux frais, comme les parcs, ainsi que le relief urbain produisent similairement à plus petite échelle des brises thermiques[11].

• Gérard Beltrando, Salem Dahech et Malika Madelin, « L'intérêt de l'étude des brises thermiques : exemples des brises littorales et orographiques. », Bulletin de la Société géographique de Liège, ReasearchGate,‎ 2008, p. 49-61 (lire en ligne).
• (en) S. T. K. Miller, B. D. Keim, R. W. Talbot et H. Mao, « Sea breeze: Structure, forecasting, and impacts », Review of Geophysics, vol. 41, n^o 3,‎ septembre 2003 (DOI 10.1029/2003RG000124, lire en ligne, consulté le 5 octobre 2021).