Science qui étudie l'atmosphère terrestre. Elle a pour objet d'en connaître les états pour comprendre les phénomènes qui s'y déroulent afin de décrire le





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A RETENIR :

  • Au niveau de la mer (0 m), la pression moyenne est de :

Patm = 1013 hPa = 760 mmHg


1 ft = 0,3048 m
Au niveau de la mer, la pression diminue de :

1 hPa tous les 28 ft (= 8,5 m)

    1. Température de l’atmosphère terrestre

      1. Définition

La matière, qu’elle soit sous forme gazeuse, liquide ou solide est constituée d’un grand nombre d’atomes ou de molécules qui sont en mouvements incessant et désordonné : c’est l’agitation thermique.
Ainsi, du point de vue microscopique, la température est liée directement à cette agitation thermique qui provoque d’innombrables chocs de ces molécules les unes contre les autres et produit de l’énergie sous forme de chaleur.

A RETENIR :

  • La température se mesure à l’aide d’un thermomètre ;

  • Sur une carte météorologiques, les courbes joignant les points de même température sont appelées des isothermes ;




  • Relation entre la température absolue (Kelvin) et la température exprimée en degrés Celsius (°C) :

(°C) = T(K) – 273,15 (1°C = 1K)

 On définit un « zéro absolue », lorsque toute agitation thermique cesse, qui correspond à la température la plus basse possible dans l'Univers et sert de point de départ à l'échelle Kelvin :
0 K ou – 273,15°C

      1. Évolution de la température avec l’altitude

La température de l’atmosphère est très variable, au cours du temps et suivant les lieux. Elle résulte d'un bilan énergétique complexe dans lequel interviennent le soleil, l'effet de serre et la chaleur propre de le Terre.
Les variations de température influent beaucoup sur les phénomènes météorologiques.

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Évolution de la température :

http://www.astrosurf.com/luxorion/physique/atmosphere.jpg

A RETENIR :

Dans la troposphère, la température décroit de 2°C tous les 1000 ft ( 6,5 °C tous les 1000 m).

    1. Atmosphère standard

Afin de baser tous les altimètres sur une même loi de variation de la pression en fonction de l’altitude, l’O.A.C.I. (Organisation de l’Aviation Civile Internationale) a défini une atmosphère standard. Elle correspond aux conditions moyennes de température et de pression que l’on rencontre dans l’atmosphère.
Caractéristiques de l’atmosphère standard O.A.C.I. :

  • au niveau de la mer T = + 15°C et Patm = 1013,25 hPa ;

  • gradient vertical température : – 6,5°C / 1000 m jusqu’à 11000 m, nul entre 11000 et 20000 m puis +10 °C / 1000 m jusqu’à 32000 m ;

  • la tropopause se situe à 11000 m ;

  • l’air est sec et de composition constante ;

  • l’accélération de la pesanteur est g = 9,80665 m.s–2.

 C’est cette référence qui permet d’étalonner les altimètres, d’assurer la sécurité des aéronefs et d’homologuer des records.
Remarque : l'expression Conditions Normales de Température et de Pression (abréviation CNTP) spécifie une température de 0°C (273,15 K) et une pression de 1 atm (définie comme étant 1013,25 hPa) ou 1,01325 bar.


  1. La circulation générale atmosphérique

La « circulation générale » désigne les mouvements de l'atmosphère et de l'océan qui se produisent et interagissent à l'échelle de la planète. La circulation générale répartit les vents en surface de l'équateur aux pôles. Elle est accompagnée de phénomènes météorologiques tels que les perturbations dans les régions tempérées, les cyclones tropicaux, les Alizés, ou encore El Niño.


    1. Humidité de l’air

L'eau se présente sur Terre sous trois états physiques différents : l'état solide (neige, grêle, glace etc.), l'état liquide (mer, rivière, nuage, brouillard etc.) et l'état gazeux (vapeur d'eau).
Chaque passage d'un état physique à un autre porte un nom particulier :


Les changements d’état de l’eau
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 Le plus étudié en météorologie est le passage de l'état gazeux à l'état liquide appelé la liquéfaction (ou condensation dans la vie courante, par abus de langage).
A RETENIR :

  • La quantité de vapeur d'eau que peut contenir l'air n'est pas illimitée : quand le maximum est atteint, on dit qu'il y a saturation. Lorsque cette limite est atteinte la vapeur d'eau commence à se transformer en eau liquide par liquéfaction (« condensation ») ;


 Ce maximum (saturation) dépend de la température : l'air chaud peut contenir davantage de vapeur d'eau que l'air froid.


  • L'humidité absolue est la masse de vapeur d'eau que contient l'air, c'est la masse (en gramme) de vapeur d'eau contenue dans un kilogramme d'air humide (de 5 à 15 en moyenne) ;




  • L'humidité relative (ou degré hygrométrique) est le pourcentage de vapeur d'eau que contient l'air, à une température donnée, par rapport à la quantité maximale qu'il peut contenir.


Remarques :

  • L’humidité relative se mesure à l’aide d’un hygromètre ;

  • Le point de rosée de l’air est la température à laquelle il faut refroidir un volume d'air, à pression et humidité constantes, pour qu'il devienne saturé (humidité relative de 100%). Lorsque le point de rosée est atteint, la vapeur d’eau se condense sous forme de gouttelettes. Plus l'humidité du gaz est importante, plus le point de rosée est élevé (en degré Celsius).



Le cycle de l’eau




Le cycle de l'eau (ou cycle hydrologique) est un modèle représentant le parcours entre les grands réservoirs d'eau liquide, solide ou de vapeur d'eau sur Terre.
Le « moteur » de ce cycle est l'énergie solaire qui, en favorisant l'évaporation de l'eau, entraîne tous les autres échanges : chauffée par le rayonnement solaire, l'eau des mers, des lacs, des rivières, etc., s'évapore peu à peu puis se disperse dans l'atmosphère sous la forme de vapeur d'eau. En rencontrant des zones d'air froid, la vapeur d’eau se liquéfie en de minuscules gouttelettes d'eau, qui peuvent se solidifier sous la forme de cristaux de glace si l'air se refroidit suffisamment, et forme alors les nuages.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d3/watercycle-french.jpg?uselang=fr

    1. Les vents

      1. Définitions

Le vent est le mouvement, au sein de l’atmosphère, d’une masse de gaz (ou d'une partie de ce gaz) située à la surface de la Terre.
L’inégalité de la répartition de l’énergie solaire sur la surface de la Terre engendre des variations de température et de pression en fonction de la latitude : l’air est entraîné des zones de haute pression vers les zones de basse pression. Les vents sont globalement provoqués par ce réchauffement inégal et par la rotation de la planète. En pratique lorsque l’on observe les isobares d’une carte météorologique, plus elles sont serrées et plus le vent est fort.
Ils sont généralement classifiés selon leur ampleur spatiale, leur vitesse (ex : échelle de beaufort), leur localisation géographique, le type de force qui les produit et leurs effets.
A RETENIR :

  • La vitesse du vent est mesurée avec un anémomètre mais peut être estimée par une manche à air, un drapeau, etc.




  • La vitesse du vent s’exprime en kilomètres par heure (km/h), en mètres par seconde (m/s) ou en nœuds (kt pour knot avec 1 knot = 1,852 km/h) ;




  • La direction du vent est donnée par une girouette ;

  • On identifie les vents en fonction de leur provenance grâce à la rose des vents ;




      1. Les anticyclones et les dépressions

        1. La force de Coriolis

La force de Coriolis est une force agissant perpendiculairement à la direction du mouvement d'un corps en déplacement dans un milieu.
En l’absence de rotation de la Terre, les différences de pression dans l’atmosphère induirait un déplacement d’air des zones de haute pression vers les zones de basse pression. Ainsi, si la Terre ne tournait pas sur son axe, la circulation de l’air (= vent) serait rectiligne entre les régions de haute pression (anticyclones) et les régions de basse pression (dépressions).
Cependant, la rotation de la Terre entraîne une déviation de la circulation de l’air sous l'effet de la force de Coriolis :

  • Déviation vers la droite dans l'hémisphère Nord ;

  • Déviation vers la gauche dans l'hémisphère Sud.

        1. Les anticyclones

L’air au-dessus d'une région froide est également froid. Il tend donc à descendre au sol. Ceci provoque au niveau du sol une zone de haute pression, appelée anticyclone.
Dans cette zone de haute pression le vent se déplace dans le sens des aiguilles d'une montre dans l'Hémisphère Nord :

C’est l’inverse d’ans

l’hémisphère Sud
https://4.bp.blogspot.com/-b78mqw538im/uhe96jepjji/aaaaaaaaaks/shyk57cgxfe/s1600/anticyclone.png

 Dans les zones anticycloniques, habituellement, le vent y est faible et le temps est beau avec un ciel souvent bien dégagé. Ce système engendre, en été du beau temps, mais en hiver, occasionne un ciel clair et du temps froid ou un ciel nuageux.


        1. Les dépressions

L’air au-dessus d'une région chaude (l'équateur, par exemple) est réchauffé. Il s'élève à mesure qu'il se réchauffe car il devient plus léger. Ceci provoque au niveau du sol une zone de basse pression, appelée dépression.
Dans cette zone de basse pression le vent se déplace dans le sens contraire des aiguilles d'une montre (dans l'Hémisphère Nord) :


C’est l’inverse d’ans

l’hémisphère Sud
https://3.bp.blogspot.com/-huib8nphtqi/uhfdjrjj9ti/aaaaaaaaak8/dkvyrzm87te/s1600/d%c3%a9pression.png

On peut aussi l’expliquer par l’action du Jet-Stream (voir §3.4) dont le comportement instable peut forcer l'air à s'élever et ainsi abaisser la pression en surface. En réponse à cette baisse de pression, les masses d'air avoisinantes se dirigent vers la dépression dans un mouvement en spirale dans le sens anti-horaire (dans l'Hémisphère Nord).
 Dans les zones de dépression, le vent y est plutôt fort et le temps est mauvais avec un ciel nuageux. Ce système engendre généralement du mauvais temps, des vents violents et de la pluie abondante.
En résumé :

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        1. Les cols (voir §2.3.2)

Zone située entre des dépressions ou anticyclones et marquant une inversion de sens d’évolution de la pression. Dans cette zone les vents sont relativement calmes et de direction variable. Le temps est également variable.


        1. Les marais barométriques (voir §2.3.2)

Ce sont de vastes zones ou la pression évolue très peu. Dans cette zone, les vents sont faibles et de direction très variable. Il s’agit d’une zone de mauvais temps stagnant.


        1. Les dorsales (voir §2.3.2)

Il s’agit d’une avancée d’un anticyclone dans les zones de pression plus basse. Le temps dans cette région est en général beau.


        1. Les thalwegs (voir §2.3.2)

C’est une avancée des zones de basse pression. Il s’agit souvent de l’effet d’un front froid. On y rencontre des vents assez forts et du mauvais temps.


    1. Les vents locaux

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      1. Le mistral

Le mistral est un vent régional froid (surtout en température ressentie) et généralement sec, soufflant le jour à une vitesse moyenne de 50 km/h avec des rafales supérieures à 100 km/h. Il parcourt la basse vallée du Rhône et la Provence et envahit le littoral méditerranéen à partir de la Camargue.


De secteur nord dans la vallée du Rhône, la direction du mistral devient de nord-ouest en région marseillaise, et d'ouest sur la côte varoise et la Corse. Ce vent régional, souvent plus fort en hiver et au printemps, peut durer plusieurs jours, voire plus d'une semaine.


Son apparition est liée à la présence conjointe d'un anticyclone s'étendant de l'Espagne vers le Sud-Ouest à travers le golfe de Gascogne, et d'une dépression dans les parages du golfe de Gênes.


La zone d'influence du mistral est liée au positionnement de cette dépression : lorsque la dépression se situe au nord du golfe de Gênes, le mistral touche également la côte d'Azur. Mais compte-tenu de sa direction de sud-ouest, on ne parle jamais de mistral dans la région niçoise.

La situation la plus favorable à l'apparition du mistral est celle qui succède au passage d'un front froid pluvieux qui atteint la Méditerranée après avoir balayé l'ensemble de la France du nord-ouest au sud-est.


      1. La tramontane

La tramontane est un vent violent et froid de secteur ouest à nord-ouest parcourant les contreforts des Pyrénées et les monts du sud du Massif central. Ce vent régional présente des similitudes avec le mistral : il peut se lever en toute saison mais avec plus de vigueur en hiver et au printemps, et souffle par rafales pouvant dépasser 100 km/h.
La situation météorologique amenant la tramontane est comparable à celle qui engendre le mistral :

  • une zone anticyclonique abordant l'Espagne et le sud-ouest de la France ;

  • un flux de nord-ouest à nord (souvent sous forme d'un front froid) apporte de l'air froid vers les régions méditerranéennes, entre cet anticyclone à l'ouest et, à l'est, une dépression formée sur le golfe de Gênes ou la mer Tyrrhénienne.


Remarque : la tramontane se forme également lors du déplacement vers l'est d'une perturbation circulant au-dessus de la Méditerranée occidentale. Les régions des îles Baléares ou du golfe du Lion se retrouvent couvertes par une dépression se creusant rapidement au sortir de la péninsule ibérique (en général en automne et au printemps). Des dépressions peuvent également s'y succéder au sein d'un flux s'écoulant du nord-ouest au sud-est en longeant l’anticyclone des Açores (généralement en hiver).


      1. La brise




      1. Le marin




      1. L’autant



    1. En haute altitude

A haute altitude, on ne parle plus de vents, mais de courants. En effet, l'absence de frottements au sol fait en sorte que la vitesse de ces courants est puissante et régulière.


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L’inclinaison de la Terre par rapport au soleil induit des changements dans la quantité d’énergie solaire reçue par les points de la surface du globe : les points situés à l’équateur sont plus chauffés que les points situés aux pôles. Ceci entraîne des différences de température et de pression entre l’air équatorial et l’air polaire. Il en résulte une circulation à l’échelle de la planète entre l’air polaire et l’air équatorial. L’air en mouvement forme ce que l’on appelle une cellule convective.
Ce modèle de la circulation atmosphérique générale traduit assez correctement ce qui se passe à l’échelle de la planète. Les cellules convectives ainsi représentées sont appelées les cellules

de HADLEY.
Principaux types de vents qui soufflent de l’équateur vers les tropiques, les alizés, des zones subtropicales vers les cercles polaires, et en provenance des pôles.
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