Une dépression est une zone fermée de basse pression atmosphérique relative à celle du voisinage au même niveau. Sur une carte synoptique de surface, cela donne un système d'isobares dont la pression est minimale au centre. Les dépressions peuvent se retrouver en altitude ou en surface, dans le premier cas elles sont notées par un minimum de géopotentiel, alors que dans le second la pression est ajustée au niveau de la mer et donne généralement une valeur de moins de 1013,25 hPa.
Les dépressions sont souvent associées au mauvais temps, car la dynamique qui entoure une dépression présuppose l'existence de courants ascendants qui provoquent des nuages et des précipitations. De plus, le gradient horizontal de pression autour d'une dépression peut engendrer de forts vents. Comme pour les anticyclones, il existe des dépressions à caractère semi-permanent qui sont des centres d'action étant donné qu'elles ont un impact sur le mouvement des perturbations et sur la circulation atmosphérique régionale des vents. Les dépressions se prolongent souvent en étirant un creux barométrique, ou talweg, à caractère temporaire mais ayant les mêmes effets que les dépressions à la seule différence que leur circulation n'est pas fermée.
De façon générale, les dépressions sont connues comme des cyclones et se divisent en cyclone tropical, cyclone subtropical, cyclone extratropical, cyclone polaire et dépression polaire.
Toutes ces dépressions se classent en deux types selon leur source de développement : les dépressions thermiques et dynamiques.
Les dépressions thermiques sont formées grâce à un réchauffement très élevé local et persistant de la surface terrestre qui se communique à l'air sus-jacent et non à un mouvement dynamique de l'atmosphère. Certaines ne se manifestent qu'avec le réchauffement diurne et disparaissent la nuit, mais les plus importantes revêtent un caractère permanent en s'établissant sur des zones continentales arides ou semi-arides. Ces dépressions s'atténuent en altitude et sont surmontées par un anticyclone.
Les dépressions dynamiques sont dues à la circulation atmosphérique en elle-même et non au réchauffement des masses d'air. La circulation atmosphérique oblige certaines masses d'air à se détendre dans un flux ascendant et à s'alléger, donnant ainsi des zones de basses pressions. Ces dépressions se creusent en altitude.
Une partie des dépressions sont issues des deux phénomènes, elles sont donc appelées des dépressions thermodynamiques. Certaines de ces dépressions, comme celle d'Islande, sont centrées dans une position semi à quasi permanente dans certaines parties des océans et servent de centres d'action dépressionnaires. Elles se trouvent là où l'inertie thermique permet des échanges de chaleur équilibrés avec l'environnement et la stabilité de l'atmosphère durant une bonne partie de l'année.
À une assez bonne approximation près, la force et la direction du vent sont influencées d'une part par la force horizontale de pression atmosphérique et d'autre part par la force de Coriolis. La force due au gradient de pression est de direction fixe, mais la force de Coriolis est en permanence à angle droit de la vitesse, et tend à faire dévier le vent vers la droite (dans l'hémisphère Nord). La direction du vent ne peut se stabiliser que lorsque le vent n'est plus dévié du tout, c'est-à-dire quand ces deux forces sont en équilibre : la force due au gradient de pression est alors exactement à l'opposé de la force de Coriolis.
À l'équilibre, le vecteur vitesse du vent (qui est toujours perpendiculaire à la force de Coriolis) est donc aussi perpendiculaire au gradient de pression. Ceci est la loi de Buys-Ballot. La force due au gradient de pression est de direction fixe, mais la force de Coriolis est en permanence à angle droit de la vitesse, et tend à faire dévier le vent vers la droite (dans l'hémisphère Nord). Le vent souffle autour de la dépression (au lieu de s'y diriger tout droit comme le voudrait l'intuition), sensiblement le long des lignes isobares, dans le sens anti-horaire dans l'hémisphère nord, et dans le sens horaire dans l'hémisphère sud. Comme le vent tourne en rond (en première approximation), son déplacement ne peut pas combler directement la dépression centrale ; c'est pour cette raison que la dépression est relativement stable, malgré le gradient de pression et le déplacement de l'atmosphère qui en résulte.
Dans les quelques premières centaines de mètres au-dessus du sol, la force de friction agit aussi sur le vent de manière significative et tend à ralentir le vent : c'est une force qui s'exerce dans le sens opposé à la direction du vent. Comme la force de Coriolis, de son côté, est toujours perpendiculaire au vent, pour que le vent soit stable et à l'équilibre, il faut alors que le gradient de pression compense à la fois la force de Coriolis et la force de friction. Pour cela, sa direction ne peut plus être perpendiculaire au vent, mais doit être orientée un peu en avant par rapport à la direction du vent. Autrement dit, la composante de friction fait qu'au sol, le vent à l'équilibre ne peut pas souffler exactement dans la direction des lignes isobares, mais doit se rediriger vers le centre de la dépression.
Cet effet de friction tend à ramener de l'air vers le centre de la dépression, par en dessous, et cette arrivée d'air limitée à la base ne peut s'équilibrer qu'avec une montée de l'air central le long de l'axe de la dépression. Au régime horizontal sensiblement circulaire et dominé par la force de Coriolis, se superpose alors un régime vertical mettant en place un mouvement vertical ascendant au centre d'une cellule de convection atmosphérique.
L'évolution de la dépression résulte alors de la compétition entre deux effets. Les forces de friction au sol dissipent l'énergie, et tendent à combler la dépression par apport d'air vers le centre. L'ascension de l'air au centre est le moteur central, qui peut libérer suffisamment d'énergie pour provoquer un effet de succion, qui au contraire accentue la dépression et accélère le mouvement d'ensemble des masses d'air.
Vitesse verticale moyenne de la masse d'air
Une dépression se caractérise par une convergence près du sol et une divergence à haute altitude et donc par un mouvement ascendant de la masse d'air qui est de l'ordre de quelques centimètres par seconde dans les régions tempérées.
En théorie, la vitesse ascensionnelle moyenne dans un cyclone tropical pourrait atteindre (20 m/s ou plus), ce qui est peu crédible. En pratique, les vitesses verticales mesurées dans les cumulonimbus formant le mur de l'œil du cyclone sont en général de l'ordre de 5 à 10 m/s.
Cependant, lors de cyclones violents, des tornades ont pu se former et l'on peut supposer que les vitesses ascensionnelles ont été plus élevées.
On notera que dans les régions tempérées, la vitesse ascensionnelle de la masse d'air est de l'ordre de quelques centimètres par seconde ce qui exclut son exploitation par des planeurs qui ont une vitesse de chute de l'ordre du mètre par seconde. Par contre, il sera totalement exclu de voler en planeur dans un cyclone tropical vu les phénomènes extrêmes qui se produisent. Cependant, aux basses latitudes, si le temps est dégagé, un cyclone extra-tropical engendrera d'excellentes conditions aérologiques pour le vol à voile et ce en particulier après le passage d'un front froid car la vitesse moyenne d'ascension de l'air devient non négligeable.
L'apparition et le mouvement d'une dépression sont généralement causés par l'existence de mouvement vertical ascendant dans les environs immédiats de la dépression. Le courant ascendant peut être causé par des phénomènes de la dynamique de l'atmosphère libre qui causent de la divergence dans les couches moyennes ou supérieures de la troposphère ; cette divergence en altitude provoque une succion qui fait monter l'air des niveaux inférieurs et baisser la pression au niveau du sol.