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L'ATMOSPHÈRE
ET SES COMPOSANTS
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Le
temps qu'il fait tous les jours est du aux différences
de température qui règnent dans l'atmosphère
: la répartition de l'énergie dans l'atmosphère
est inégale
Les phénomènes qui interviennent dans l'influence
de la température sont de 2 classes : astronomiques
et physico-géographiques
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L'énergie
et l'atmosphère
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Tout d'abord les facteurs astronomiques
:
Le
soleil est à l'origine de toute la météo
En effet le soleil est la principale source d'énergie
pour l'atmosphère terrestre
La terre fait le tour du soleil en 365 jours et 1 quart
en décrivant une orbitaire quasi circulaire et fait
un tour sur elle-même en 24 heures selon un axe incliné
à 23,5° par rapport
au plan équatorial ce qui permet à notre planète
d'avoir des saisons et des températures différentes
suivant l'h'émisphère (nord ou sud) et le
moment de l'année
Ainsi pendant le solstice d'hiver (21 décembre) la
position de la terre est telle que l'hémisphère
nord recoit moins d'énergie que durant le soltice
d'été (juin)
De plus lors du soltice d'hiver plus on se rapproche du
pôle Nord (Artique) et plus la différence entre
le jour et la nuit est grande
L'été la situation est inversée : les
journées sont plus longues et au pôle Nord
le soleil ne se couche jamais le 21 juin !
Ainsi suivant la latitude (0°, 30°, 60°) globalement
le rayonnement est positif à partir de la latitude
0° jusqu'à 38° et présente un bilan
négatif au delà
Finalement la latitude est importante mais la position
de la tere est un facteur prédominant par rapport
à la quantité d'énergie que reçoit
la Terre
Ainsi les rayons solaires contiennent pratiquement tous
la même énergie cependant la réception
de l'énergie par le sol est profondémment
affectée par l'angle d'incidence des rayons
En effet un rayon très oblique éclaire une
zone plus étendue et l'intensité du rayonnement
au mètre carré est d'autant plus amoindrie,
c'est ce qui explique la raison pour laquelle les régions
intertropicales sont plus chaudes que les régions
polaires
(pour exemple éclairer une zone plane de biais avec
une lampe et vous verrez que le rayonnement reçu
varie suivant l'angle d'incidence de la lampe)
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Ensuite
les facteurs physico-géographiques
La nature du sol entre en compte pour accentuer ou pondérer
les déséquilibres d'énergie
Pour une quantité d'énergie recu au sol la
couleur et la texture de celui-ci de même qu'il s'agisse
d'un océan ou d'un continent influenceront la température
à la surface
Il s'agit ainsi de facteurs physico-géographiques
:
- les océans prennent plus de temps à se réchauffer
mais aussi à se refroidir que les continents
- de même une surface de neige ne se réchauffe
pas autant qu'une surface couverte de végétation,
la neige réfléchissant une partie de l'énergie
solaire
- l'altitude est aussi un facteur qui influence la température
L'albédo est précisemment la porportion
du rayonnement atteignant le sol qui est aussitôt
réfléchie vers le haut : il peut varier de
10% sur un marécage à 85% sur la neige
Une partie de ce rayonnement réfléchi revient
néanmoins vers le sol après une réflexion
sur la base des nauges ou une diffusion par l'atmosphère
vers le bas
L'énergie envoyée par le soleil vers
la terre ne parvient pas entièrement au sol :
- parmi les 340 watts au m²
provenant du soleil 105 watts sont renvoyés dans
l'espace lointain par réflexion sur les nuages, réflexion
sur le sol,
ou diffusion par l'atmosphère vers le haut et 75
watts sont aborbés par l'air et les nuages
- le sol ne capte finalement que 160 watts
soit par rayonnement direct soit par diffusion de l'atmosphère
vers le bas et 85 watts seront utilisés pourl'évaporation
de l'eau
Mais cette chaleur ne sera pas perdue, elle est en réalité
emmagasinée par la vapeur d'eau de manière
latente,
c'est à dire qu'elle sera libérée tôt
ou tard dans l'atmosphère parle procesus inverse,
la condensation
- les 75 watts restant se subdivisent en 15 watts
perdus par contact direct avec l'air et 60 watts retransmis
à l'atmosphère sous forme de rayonnement infrarouge
qui représente en fait le bilan d'un va et vient
de ce rayonnement entre la Terre d'une part et les gaz à
effet de serre d'autre part qui permet en fait à
la Terre
de bénéficier de températures clémentes
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L'atmosphère
terrestre
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Il
est divisé en plusieurs couches caractérisées
entre autres par leur profil thermique vertical
(ou profil vertical de température)
c'est à dire par la façon dont la température
de l'air y croit,
décroit ou reste constante lorsqu'on s'élève
en altitude :
-
Ainsi
le domaine de la basse atmosphère
s'identifie à la
troposphère,
riche en vapeur d'eau
et en nuages, et au sein de laquelle la température
décroit
dans l'ensemble assez régulièrement
avec l'altitude
L'épaisseur de la troposphère se
réduit avec la latitude
Son ordre de grandeur est de 10 km dans les régions
tempérées,
mais se réduit à 7 km aux pôles
alors qu'il frôle
la vingtaine de km au-dessus de la zone équatoriale
-
Nous avons ensuite la moyenne atmosphère
qui superpose la stratosphère jusqu'
à une cinquantaine de km d'altitude et
la mésophère
Lorsqu'on s'élève
dans la stratosphère la température
devient d'abord constante
puis se met à croitre
(cela est du à des réactions photochimiques
induites par la présence d'ozone)
Ce n'est que plus haut dans la mésophère
que
le profil thermique du vent est à nouveau
décroissant
-
Au delà dans la haute atmosphère
nous avons la thermosphère
puis l'exosphère
et cela jusqu'à 1500 km d'altitude
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Le
dynamisme général de l'atmosphère
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Située
à la base de l'atmosphère, la troposphère
est animée de puissants mouvements qui brassent l'air
en permanence
L'atmosphère ne recevant pas
la même quantité d'énergie c'est cettte
différence qui provoque des déplacements d'air
selon le principe fondamental
que l'air chaud a tendance à monter en altitudecar
elle est moins dense (plus légère) que l'air
froid
La différence de température dans l'air est
l'une des clés de tout mouvement dans l'atmosphère
Cependant comme nous le verrons le mouvement vertical de
l'air est relativement mineur par rapport au mouvement horizontal
de l'air qui est provoqué par des différences
de pression
Le dynamisme général de l'atmosphère
désigne l'ensemble des déplacements de l'air
dans l'atmosphère
Ces grandes tendances sont toutes sous l'influence d'une
force apparente : la force de Coriolis
qui est une loi cinétique :
"toute particule en mouvement dans l'hémisphère
nord est déviée vers sa droite et dans l'hémisphère
sud vers sa gauche"
Cette force est négligeable dans la plupart des cas
mais devient très importante dans certains phénomènes
dont fait partie le déplacement des masses d'air
: le vent météorologique
En météorologie l'air qui se déplace
est donc sousmis à cette force "invisible"
de Coriolis
Mais qu'est ce qui engendre le déplacement de l'air
au départ ? L'air se déplace pour combler
les vides et ainsi provoquer le vent
L'air se déplace aussi s'il est chauffé de
façon inégale
De manière générale l'air se déplace
autour du globe en suivant certains chemins bien définis
Le principe de base pourrait être le suivant :
le mouvement de va et vient entre
l'équateur et le pôle du à la différence
de température qui provoque des mouvements d'air
(et qui permet la distribution de froid et de chaud entre
ces 2 régions) forme une immense cellule que l'on
appelle convective
Ainsi à l'équateur l'air chauffé par
le soleil prend de l'altitude et se dirige vers le Pôle
Nord pour se refroidir, en se refroidissant il reprend la
direction du sol
et comme l'air ne peut s'accumuler de façon infinie
au pôle emprunte la direction de l'équateur
, donc se re réchauffe et recommence à prendre
de l'atitude et ainsi de suite
En réalité l'air n'a pas le temps de se rendre
au pôle pour se refroidir en effet vers le 30°
déja refroidi il redescend vers le sol et reprend
son mouvement
vers l'équateur pour se réchauffer et ainsi
de suite
C'est la cellule de Hadley
2 mouvements similaires à la cellule convective de
Hadley se produit entre le 30° et le 60° : la cellule
de Ferrel qui a une circulation inversée
et qui se trouve entre le 30° et le 60° et entre
le 60° et le pôle : la cellule polaire
Nous allons dès lors étudier plus en détails
tous ces phénomènes
c'est
à dire :
- le mouvements horizontaux et verticaux
d'air
Les
mouvements verticaux sont liés
à des contrastes de température (processus
convectif) alors que les mouvements
horizontaux sont engendrés
par des différences de pression atmosphérique
au niveau du sol
- les vents avec les 6 zones de circulation
des vents
- les centres d'actions suivant l'hémisphère
avec les différents anticyclones
- les masses
d'air
- les cellules
de convection avec les cellules de Hadley, de Ferrel et
polaire
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Les
mouvements d'air verticaux
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Les
mouvements verticaux de l'air sont associés
à plusieurs phénomènes :
instabilité, relief, système dépressionnaire
La densité de l'air dépend de sa température
: l'air chaud plus léger s'élève
au contraire l'air froid plus lourd se tasse vers
le sol
Ainsi au contact du sol dans certaines régions,
l'air s'échauffe devient donc plus léger
et s'élève : il se produit
une ascendance
En montant l'air se détend car
la pression de l'air est moindre et se refroidit (décroissance
de la température avec l'altitude)
Le mouvement ascendant se poursuit jusqu'à
ce que l'air atteigne la température du milieu
environnant
L'ampleur du mouvement dépendra de l'échauffement
de l'air au départ mais aussi de son degré
d'hygrométrie
En effet un air sec voit sa température diminuer
de 1°C tous les 100m alors que pour un air saturé
en eau la température ne diminue que de 0,5°C
tous les 100 m
car la condensation de l'eau au cours de
l'ascendance libère de la chaleur.
Inversement de l'air plus froid que l'air ambiant,
donc plus lourd, va descendre vers le sol, se comprimer
et se réchauffer : on parle de subsidence
Les situations où l'air entreprend un mouvement
vertical (vers le haut ou vers le bas) sont nombreuses
:
- origine orographique
:
l'ascendence due au relief est causée par un
trait topographique proéminent : une chaine
de montagne ou une plaine
- origine frontale :
l'ascendance frontale est identique à l'ascendance
orographique mais son agent initiateur est une masse
d'air qui en force une autre à s'élever
Ces 2 masses d'air sont séparées par
un front : ex : la venue d'un front froid sur une
région force la masse d'air chaud à
monter
- origine convective
:
la convection est caractérisée par des
courants ascendants clairement localisés séparés
par de grandes régions où l'air s'affaisse
graduellement,
elle résulte alors de l'échauffement
inégal de la surface
Ces lieux de prédiction sont les secteurs côtiers
et les rives où les écarts de température
sont marqués
La convection peut aussi être déclenchée
parle réchauffement de l'air froid sur une
surface chaude
- origine dynamique :
dans une basse pression les vents circulent en travers
des isboares à cause de la friction du sol
et vont vers le centre de la dépression; le
vent converge vers le centre ;
or l'air ne pouvant s'accumuler indéfiniment
dans le centre de la basse pression il amorce un mouvement
convergeant vers le haut
Dans une haute pression c'est l'inverse qui se produit
: l'air cicucle hors de la haute pression en divergeant
vers l'extérieur avec un mouvement vertical
de subsidence
- le frottement :
en frottant le sol l'air se brise en une série
de tourbillons : phénomène appelé
turbulence mécanique : ne concerne que la surface
comprise entre le sol et 1,5 km d'altitude
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Les
mouvements d'air horizontaux
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Le
vent est un déplacement de l'air qui possède
une vitesse exprimé en m/s ou km/h ou noeud
(=1,853 km/h) et une direction qui indique d'ou provient
le vent
(un vent du Sud se déplace donc vers le Nord)
et qui s'exprime à l'aide de la rose des vents
Un changement de direction du vent dans le sens des
aiguilles d'une montre est un mouvement dextrogyne
et dans le sens contraire lévrogyne
Il est impossible de parler
des vents sans parler de la pression atmosphérique
qui est une force par unité d'aire, c'est à
dire qu'il s'agit du poids d'une colonne d'air
qui s'étend d'une altitude donnée jusqu'au
sommet de l'atmosphère
En moyenne au niveau de la mer la pression atmosphérique
est de 1013 hPa
Ainsi dans les régions d'ascendance, la pression
atmosphérique est inférieure à
la moyenne estimée de 1013 hectopascals, il
se forme alors une dépression
et au contraire dans les zones de subsidence la pression
atmosphérique s'élève il y a
formation d'un anticyclone
La répartition spatiale
des hautes et basses pressions varie au cours de l'année
et consitue le champ de pression
Les météorologistes pour les besoins
de la prévision établissement régulièrement
des cartes de pressions atmosphériques où
les lignes isobares relient
tous les points qui sont à la même pression
atmosphérique
L'air
est constitué d'un ensemble de particules soumises
à diverses forces qui sont présentent
à tous les niveaux de l'atmosphère et
qui induisent le vent
Ainsi nous avons :
- le gradient de pression
est la différence de pression existant entre
2 points divisée par la distance en degré
qui les séparent : (P1 -P2)/distance
C'est donc la différence de pression entre
2 points qui crée une force nommé force
de gradient de pression
Ainsi sur une carte isobare plus ces derniers sont
rapprochés et plus la force de gradient de
pression sera forte et plus le vent sera fort
La direction de la force du gradient de pression va
des zones de hautes pressions vers les zones de basses
pressions pour parvenir à une pression uniforme
Ainsi cette force de pression est perpendiculaire
en chaque point aux lignes isobares, dirigée
des hautes vers les basses pressions et son intensité
est d'autant plus grande
que la différence de pression est élevée
Le vent devrait donc converger vers le centre d'une
dépression et diverger à partir du centre
d'un anticyclone
Or on constate que le vent au sol circule parrallèlement
aux lignes isobares. Ceci est la conséquence
de la rotation de la Terre
- la force de Coriolis
:
dans
l'hémisphère nord ou sud la rotation
de la Terre introduit une force supplémentaire,
la force de Coriolis qui provoque sur tout objet en
mouvement,
une dévation vers la droite dans l'hémisphère
nord et dans l'hémisphère sud une déviation
vers la gauche
Cette déviation est nulle à l'équateur
et maximale aux pôles
Cette force parfaitement négligeable dans la
vie courante (les trains restent sur leurs rails)
mais ne l'est plus pour les grands mouvements atmosphériques
et océaniques
On peut décrire les mouvements de l'atmosphère
en faisant alors l'hypothèse qu'en tout point
les forces de pressions et de Coriolis s'équilibrent
(forces opposées) :
on parle d'hypothèse géostrophique
Donc en théorie le mouvement de l'atmosphère
ne se fait pas perpendiculairement aux isobares mais
tangentiellement ou parrallèlement aux isobares,
l'air ne circule pas des hautes vers les basses pression
smais tourne autour des centres dépressionnaires
dans le sens des aiguilles d'une montre
et autour des centres anticycloniques dans le sens
contraire des aiguilles d'une montre pour l'hémisphère
nord (inverse pour l'hémisphère Sud
quant au sens de rotation)
- la force centripète
:
se manifeste lorque la trajectoire de l'air s'incurve,
elle agit alors perpendiculairement en direction du
centre de rotation
cette force est toutefois moins importante que les
forces de Coriolis et de gradient
- la force de frottement :
la terre n'est pas lisse, elle possède un
relief et sa surface a pour effet d'offrir une résitance
au déplacement de l'air créant ainsi
une force de friction dont l'impact
réduit l'influence de la force de Coriolis
Comme la force de gradient demeure la même
l'air est généralement dévié
vers les basses pressions
L'importance de la déviation dépend
de fait de la nature de la surface : au dessus d'un
sol accidenté la déviation du vent est
de 30° alors que sur un plan d'eau elle n'est
que de 15°
A partir de 1000m au dessus du sol cet effet s'estompe
et les vents circulent parallèlement aux isobares
Cette force de frottement a pour effet de faire souffler
le vent en travers des isobares
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Sur
cette carte nous avons en présence :
la force de Coriolis (FC)
la force centripète (Fp)
mais également la force de frottement
ce qui fait que le vent (V) n'est pas
totalement parallèle aux isobares
mais à un angle, conduisant le vent "à
aller" vers le centre de la dépression
(et ce sera le contraire pour un anticyclone,
le vent aura tendace à aller vers "l'extérieur")
Dès
lors la vitesse du vent est d'autant plus rapide
que les différences de pression sont
fortes
et qu'elles se font sur de courtes distances
(lignes
isobares rapprochées)
En surface et au niveau de la mer les vents
sont parfois forts différents de ceux
en altitude :
il est possible d'avoir un vent léger
et à 6000 mètres un vent de 150
km/h
De même la latitude joue un rôle
important
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Lorsqu'on
observe à des échelles spatio-temporelles
suffisamment grandes, le mouvement de l'air
au sein de l'atmosphère tend à se répartir
suivant des couches superposées,
de direction générale horizontale,
et où , par sa vitesse, prédomine nettement
sur la valeur de la vitesse verticale du vent
Cependant les variations de la direction et de
la vitesse du vent à ces échelles
ne sont pas sytématiquement lentes et continues
Il peut en effet se produire en une région
donnée de l'atmosphère, au moins durant
un certain temps, des changements notables et persistants
dans la répartition spatiale des déplacements
de l'air,qui parfois prennent la forme d'une discontinuité
Ces changements affectent tantôt la valeur de
la direction du vent (par exemple au passage d'un
front au niveau moyen de la mer) tantôt celle
de sa vitesse
(par exemple aux frontières d'un courant-jet)
tantôt l'une et l'autre (par exemple entre 2
couches d'air adjacentes)
De telles variations locales du vent sont appelées
des cisaillements qui peuvent être
horizontaux ou verticales
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La
circulation générale des vents
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Que
ce soit en surface ou en altitude la circulation de
l'air atmosphèrique dans le sens horizontal
à l'échelle globale - celle de notre
planète- peut être envisagée
comme la résultante de 2 mouvements conjugués
:
- une circulation zonale,
qui selon la zone méridienne considérée,
progresse vers l'ouest ou vers l'est en suivant grossièrement
la direction des parallèles terrestres
- et une
circulation méridienne qui se dirige
tantôt vers les régions équatoriales
tantôt vers les régions polaires en suivant
à peu près la direction des méridiens
terrestres
Comme nous l'avons vu l'essentiel des mouvements de
l'atmosphère s'effectue dans le sens horizontal
Cependant il ne faut pas oublier qu'il existe aussi
des mouvements dans le sens vertical grâce à
de puissantes ascendances et subsidences
Pour comprendre le vent il faut
savoir que l'origine du phénomène
réside toujours dans une question de température
de l'air
L''air chaud s'élève (loi physique qui
explique par exemple comment les montgolfières
s'élèvent) et de plus la nature a horreur
du vide c'est à dire que l'air
qui monte est remplacé par de l'air frais (principe
de la cheminée)
C'est ainsi que nait le vent
Sur la planète il existe
une cheminée géante : l'équateur
Au contact de la terre surchauffée par un rayonnement
solaire intense l'air se rechauffe à son tour
et alors s'élève en altitude avec pour
conséquence de créer un appel d'air
A la surface du globe se crée donc un mouvement
de convergence des vents, de part et d'autre de l'équateur
L'air chaud qui s'était élevé
au dessus par l'équateur se refroidit et descend
alors de part et d'autre de la cheminée autrement
dit en direction des pôles cependant
cet air refroidi se divise aussi en plusieurs flux
que l'on retrouve au niveau des tropiques et des régions
polaires
Là se trouve l'origine de la circulation des
masses d'air dans l'atmosphère et leur répartition
Tous ces phénomènes
se déroulent dans la troposphère
De plus bien des siècles avant les images satellites
les marins avaient remarqué que les vents,
à l'échelle globale, ne soufflent pas
de manière chaotique mais s'écartent
assez peu souvent en vitesse et en direction des valeurs
moyennes lorsqu''on les considère sur une période
de temps assez longue -une saison-
Qui plus est ces écarts de vents s'accompagnent
souvent de phénomènes bien connus comme
les perturbations dans les régions tempérées
ou les cyclones tropicaux
ou encore le phénomène El Nino
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Cette
organisation du mouvement de l'air qui constitue
la circulation générale atmosphérique
répartit donc les vents en surface
de l'équateur aux pôles suivant
des zones méridiennes parallèles
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- dans
les régions subtropicales et intertropicales
(de O° jusque vers
30 à 35° de latitude),
une zone de circulation des alizés
issus des flancs sud-est (pour l'hémisphère
Nord) ou nord-est (pour l'hémisphère
sud) des centres d'action anticycloniques
situés au dessus des grandes étendues
océaniques
De direction nord-est ou sud-est les alizés
se rencontrent au sein de la ZCIT (Zone
de Convergence Intertropicale) où l'air
soulevé par l'énergie qu'ils apportent
construit d'immense système de convection
nuageuse et orageuse et se soulève très
haut dans la tropopause en formant la partie
ascendante des cellules de Hadley (voir
plus bas)
Cette oscillation donne naissance aux phénomènes
de mousson particulièrement intenses
au dessus du sous contient indien en raison
de l'aternance de vastes centres d'action continentaux
Pendant l'été la dépression
thermique d'Asie centrale qui se prolonge jusqu'au
Sahara et pendant l'hiver l'anticylone thermique
de Sibérie
-
dans
les régions tempérées de
chaque hémisphère les
2 zones de circulation des vents d'ouest,
où la pression réduite au niveau
de la mer tend globalement à décroitre
du sud au nord (pour l'hémisphère
Nord) ou du nord au sud (pour l'hémisphère
Sud)
Les directions de ces vents ondulent entre des
sucessions de centres d'action anticyclonique
-les grands anticyclones océaniques et
continentaux- et des centres d'actions dépressionnaires
- les dépressions océaniques
La circulation est plus intense dans l'hémisphère
Sud où se maintiennent durant toute l'année
des conditions proches de la tempête tandis
que dans l'hémisphère Nord les
forts vents d'ouest partis du Nord-Est de l'Amérique
alimentent généralement pendant
l'hiver des séries de perturbations météorologiques
qui traversent l'Atlantique avant de parcourir
l'Europe
- enfin dans les régions
subpolaires et polaires de chaque hémisphère
(au delà de 60
à 65° de latitude)
les 2 zones occupées par des anticyclones
thermiques de faible épaisseur
qui entretiennent une ciruclation de vents d'est
faibles
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Ce
sont en 1er lieu les différences d'éclairement
de la surface terrestre par le rayonnement solaire
(entrainant les différences de T°) et la
rotation du globe terrestre
autour de son axe(déviant les mouvements de
l'air) qui explique
l'existence et la structure de la circulation générale
Ces causes du reste n'agissent que sur la seule
troposphère
Il
existe aussi une circulation organisée des
vents dans la stratosphère et la mésophère,
tandis que la circulation des courants marins
influe fortement sur le climat
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Les
centres d'actions anticyclonques et dépressionnaires
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Durant
l'hiver de l'hémisphère Nord
(ou boréal)
des centres anticycloniques d'origine thermique
s'installent sur le continent nord américain,
mais surtout sur l'Asie où se constitue l'immense
anticyclone de Sibérie
Au dessus des océans, l'anticyclone du Pacifique
Nord -anticyclone d'Hawai est moins consistant
que l'anticyclone des Açores (renommé
anticyclone des Bermudes lorsqu'il se déplace
vers l'ouest)
qui domine les partie centrale de l'Atlantique Nord
En même temps 2 puissants centres dépressionnaires
organisent la circulation des vents océaniques
à l'approche des régions polaires
: la dépression d'Islande (qui s'étend
du Labrador au Nord de la Norvège)
et la dépression des Aléoutiennes
au nord du Pacifique Nord. Durant l'été
ces 2 dépressions faiblissent considérablement
alors que les 2 anticylones se renforcent
Mais une immense dépression thermique envahit
alors toute l'Asie centrale
et se prolonge jusqu'en Afrique au dessus du Sahara
La
répartition de ces centres dans l'hémisphère
Sud (ou austral)
est bien moins contrastée que dans l'hémisphère
Nord en fonction des saisons
Les portions de continent situées dans la
zone australe des latitudes subtropicales
et tempérées sont généralement
trop restreintes pour générer d'important
centres d'origine thermique
On peut cependant signaler l'appartition d'un anticyclone
thermique modérée
sur l'Australie au cours de l'hiver austral (qui
correspond à l'été boréal)
En revanche les parties sud des océans Atlantique,
Indien et Pacifique sont animées respectivement
par 3 centres d'actions qui se maintiennent toute
l'année :
l'anticyclone de l'Atlantique Sud ou de Sainte
Hélène, l'anticyclone des
Mascareignes
et décalé vers l'Amérique
l'anticylone de l'île de Paques
A cette zone anticylonique- hachée durant
l'été austral par les continents -
succède
plus au sud une zone dépressionnaire continue
qui couvre tout l'année
le
vaste domaine océanique entourant l'Antarticque
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Les
masses d'air
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Une
masse d'air qui occupe un volume à grande échelle
et se caractérise par une certaine uniformité
horizontale de température et d'humidité
est une portion de la troposphère
Les masses d'air sont séparées
par des fronts qui forment une zone de transition
, zones où varient seniblement et rapidement
les champs horizontaux de température et d'humidité
Une masse d'air se définit comme une importante
section de la troposphère dont les caractéristiques
vont de pair avec les vastes régions terrestres
dont elle subit l'influence :
par exemple en hiver les hautes latitudes qui ne recoivent
que peu d'ensoillement ont un air très froid,
par contre au dessus du golfe du Mexique l'air est
plus chaud et plus humide
Bien que l'air froid soit graduellement réchauffé
dans sa descente vers le sud il y a un contraste marqué
entre les masses d'air lorsqu'elles sont cote à
cote dans la zone tempérée
Si la surface de la Terre était uniforme il
ne pourrait y avoir que 2 masses d'air: une chaude
et une froide qui seraient séparés par
un front polaire
Mais la présence des continents et des océans
vient changer les choses
Les échanges de chaleur et d'humidité
entre l'atmosphère et la surface étant
bien différents il en résulte la formation
d'autres masses d'air
En résumé la planète est entourée
d'air arctique et antartique, d'air polaire et d'air
tropical
En plus de diviser l'air selon un régime de
température on le divise aussi selon son humidité
spécifique :
une masse d'air sec sera "continental" et
une masse d'air humide sera "maritime"
En combinant les 2 types de
classification on a 6 masses d'air :
- continentales polaires (cP)
- continentales arctiques (cA)
- continentales tropicales (cT)
- maritimes polaires (mP)
- maritimes arctiques (mA)
- maritimes tropicales (mT)
Les
masses d'air ne sont pas statiques elles voyagent
en fontion des vents, ce qui fait que tout au long
de leur trajet les caractéristiques des masses
d'air seront modifiées
et si les différences deviennent nombreuses
et ateignent une grande échelle tant à
l'horizontale qu'à la verticale la masse d'air
changera de type
Ces différentes masses d'air donnent des temps
très diffférents qu'il s'agisse de l'été
ou de l'hiver
La rencontre d'une masse d'air froid et d'une masse
d'air chaud donne naissance à une dépression
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Les
cellules de convection
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La
troposphère comporte de grandes cellules qui
dessinent la circulation atmosphérique générale
(au sol comme en altitude) associant
des mouvements verticaux et horizontaux et des transfets
thermiques
0n distingue alors 3 grandes
cellules par hémisphère
dans lequel l'air se réchauffe et se refroidit
:
Cellue de Hadley entre
0° et 30°, Cellule de
Ferrel entre 30 ° et 60° & Cellule
Polaire entre 60° et 90°
L'ensemble
de ces cellules de convection transportent de l'énergie
depuis les régions excédentaires (zone
convective du centre de l'Afrique) vers les régions
déficitaires des 2 hémisphères
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Les
cellules de Hadley
Dans chacun des 2 hémisphères
la circulation méridienne de l'air au
sein de la zone méridienne intertropicale (équateur)
se poursuit continuement à travers un système
particulier rassemblant
de très vastes cellules convectives appellées
cellules de Hadley
Ces cellules soulevant l'air
équatorial à haute altitude transportent
vers les zones tempérées l'excédent
d'énergie
auparavant accumulé sous forme de chaleur et
d'humidité par cet air
Puis une fois retombée
à basse altitude elles retournent vers les
tropiques en se chargeant à nouveau
de la même énergie procurée directement
par le rayonnement solaire
Ainsi différentes cellules de convection dans
les 2 hémisphères jouent un rôle
primordial dans la circulation de l'air atmosphérique
Ainsi entre les tropiques dominent les vents
d'est réguliers et constants les alizés
Très chaud et très sec ils peuvent
se charger d'humidité après de longs
parcours océaniques
Les alizés du Nord-Est de l'hémisphère
Nord et du Sud-Est de l'hémisphère Sud
convergent l'un vers l'autre
et forcent l'air à s'élever dans la
région équatoriale
Les régions équatoriales consituent
donc une zone de basses pressions
Les masses d'air humide soulevées par la convergence
génèrent des nuages de type cumuloninbus
et des précipitations intenses
A la tropopause, vers 15 km d'altitude ces masses
d'air qui ont perdu une grande partie de leur humidité
sous forme de précipitations, divergent et
finissent par redescendre aux latitudes 30°
Lors de cette subsidence l'air se réchauffe
et son humidité relative diminue : les précipitations
sont donc fortement ralenties
Les régions subtropicales ont donc un
régime anticyclonique, générateur
d'un climat chaud et sec :
c'est la qu'on retrouve la ceinture des grands déserts,
tant dans l'hémisphère Nord que dans
l'hémisphère Sud
En juin-juillet-aôut du fait de l'inclinaison
de la Terre dans l'hémisphère Nord la
zone qui recoit le plus de chaleur
de la part du soleil se trouve au voisinage de 10°
de latitude nord
C'est donc l'hémisphère sud qui est
le plus déficitaire en énergie
La cellule de Hadley sud y est alors la plus intense
En conséquence la ZCIT se déplace vers
le nord. Elle apporte la pluie dans
les zones sahéliennes (sud du Sahara)
tandis que les précipiations des latitudes
tempérées se déplacent vers le
nord
En décembre-janvier-février c'est dans
l'hémisphère nord que la cellule de
Hadley est la plus importante
Le déplacement se fait vers le sud
La saison sèche commence au Sahel et la pluie
tombe dans le nord du désert de Kalahari (Bostwana)
tandis que les précipitations liées
au front polaire sont responsables de la saison humide
au nord du Sahara
Les
cellules de Ferrel
La
rencontre des masses d'air polaire et des masses d'air
tropicale forme le front
polaire
L'air polaire et l'air tropical ne se mélange
pas. Ils ont une température et une humidité
différente
L'air chaud s'élève en pente douce au
dessus de l'air froid qui favorise la condensation
de l'humidité
contenue dans l'air tropical maritime
Dans la zone de front se forment des nuages qui se
déplacent d'Ouest en Est (flux d'Ouest)
Les cellules d'air polaire
Dans
les régions polaires l'air froid et lourd subsiste
et entretient au sol des hautes pressions
Ces masses d'air froid divergent au sol vers les latitudes
tempérées.
Les océans traversés cèdent une
partie de leur réserve énergétique
et de leur humidité
La température de l'air augmente donc, provoquant
une ascendance.
Un système de bases pressions s'installe progressivement
vers 60° latitude
La cellule d'air polaire donne naissance à
une dépression.
En altitute, la convergence vers le pôle boucle
la circulation au sein de la cellule polaire ainsi
crée
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