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SOMMAIRE :

(Cliquez sur le lien désiré)

 

1 / La circulation de l'air autour de notre Planète

2 / La rotation de la Terre

3 / Les Dépressions & les Anticyclones

4 / Les considérations des chercheurs et des Scientifiques

 

 

 

 

La circulation de l'air autour de notre Planète :

 

 

Avant toute chose il faut considérer la fine pellicule d’air qui entoure notre planète.

 

 

AIR FROID

 

Le dessin ci-contre est une représentation figée de l’atmosphère :

au sol de l’air chaud, en altitude de l’air froid.

 

AIR CHAUD

     SOL

 

 

 En réalité, c’est plutôt comme cela

qu’il faudrait symboliser la situation

 

 

L’air chaud, donc plus léger

   s’élève dans l’atmosphère.

 

 

 

Ce mouvement étant permanent (en atmosphère non perturbée), l’air chaud va continuer

à monter, entraînant avec lui l’air proche du sol. Première constatation : moins d’air = moins

de pression atmosphérique.

Et un manque de Pression, cela se nomme une Dépression.

 

 

 

 

 

Mais, si le phénomène se poursuit, cela devient ennuyeux

pour l’équilibre général. On sait que la Nature a horreur du

vide, et le manque d’air, qu’est-ce, sinon du vide ?

 

 

 

 

Si elle se produisait, cette situation serait impossible à gérer.

Il faut absolument de l’air pour remplacer celui qui s’est évadé …

Introuvable à proximité, surtout si nous sommes environnés d’autres

dépressions.

 

 

 

À moins qu’à quelques centaines de kilomètres de là, ne se trouve une masse d’air froid, stable et lourd

(puisqu’il est froid),  dont  le  sommet  se  refroidit  davantage  chaque jour.   L’opposé  complet  d’une

dépression :  un anticyclone, pour bien le nommer,  dont  la  masse  pèse de plus en plus sur l’air au ras

du sol, et qui, tout compte fait serait bien aise de trouver une échappatoire pour son

air en trop !

 

 

 

Cet air va donc venir peu à peu remplacer notre air dépressionnaire par un mécanisme

d’échange assez complexe, soit en enfonçant un « coin » d’air froid sous un bord de la

dépression, soit celle-ci tentant de « grimper » sur la langue froide …  tout en se refroi-

dissant elle-même et, bien sûr, en réchauffant l’air inférieur.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cette description est très schématique, mais on peut en retenir le principe général d’échange d’air dans l’atmosphère.

Nous oublions volontairement les problèmes de densité, ainsi que bien d’autres paramètres physiques qui gèrent ou

découlent de ces multiples échanges.

Sans ces mouvements, la pression atmosphérique serait partout la même sur Terre, 1013,33 hPa (hectopascals).

 

Mais il n’y a pas que les zones surchauffées (ou surrefroidies) par les saisons et l’inclinaison de notre planète

aux rayons du Soleil qui engendrent ces mouvements.

Il y a également un autre facteur complémentaire à cette mobilité de l’air, et nous allons en parler un peu plus loin.

 

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2 / La rotation de la Terre

 

 

Tout d’abord, voyons le cycle que notre planète fait autour du Soleil :

 

On doit considérer qu’elle navigue sur une orbite elliptique, mais si peu : la distance varie de 147 à 151 millions

de kilomètres,  que  la  représentation  schématique  d’une  ellipse  est  souvent  surestimée,  d’autant que cette

 variation de distance n’a qu’une relativement faible influence thermique.

Contrairement à ce qui est souvent cru, nos saisons n’ont rien à voir avec la distance Terre-Soleil.

 

Sur le schéma ci-dessous, on peut remarquer la position de notre planète, tout au long de son chemin

au cours d’une année, ainsi que celle de notre pays tout au long des quatre saisons.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                    Figure I -  L'épopée de la Terre autour du Soleil en 365 jours

 

 

Si nous considérons la France, située dans l'hémisphère Nord, nous constatons que l'inclinaison

de  notre planète sur son orbite (23° 27') nous permet de recevoir les rayons du Soleil haut dans

le  ciel  en été, à midi (h. solaire),  mais aussi que ces mêmes rayons sont nettement plus bas sur

l'horizon  six  mois  plus  tard,  lorsque nous sommes en hiver. C'est alors au tour de la Nouvelle

Zélande, ou de l'Argentine, par exemple, toutes deux dans l'hémisphère Sud, d'être en été.

 

Au  printemps  et en automne, lorsque la Terre passe devant le Soleil avec son petit air penché sur le côté ( ! ),

deux  villes,  situées  de  part  et  d'autre à égale distance de l'équateur, voient notre astre à midi sous le même

angle.  (Ce n'est pas tout à fait vrai, mais, pour les besoins de la cause, on fera comme si. !)

Image simpliste : L'hiver (pour nous), la Terre bascule sa tête en arrière (hémisphère Nord), et

rapproche  ses  pieds  (hémisphère sud)  de la cheminée Phébusienne.   L'été, le phénomène est

inversé.  On comprend alors  pourquoi  le  Père Noël dûment emmitouflé sur un traîneau, avec

ses  rennes  dans  la  forêt  enneigée,  n'a  jamais  trop  fait recette  en Australie le 24 décembre,

date où les plages de Melbourne sont envahies par une population surchauffée !

 

 

Il  est  toutefois intéressant, comme on peut l'observer sur la figure ci-dessus, de remarquer que la

Terre  est un tout petit peu plus près du Soleil (4 millions de km sur 151 millions soit 2,6 %),  quand

l’hémisphère nord est en hiver, car le Soleil occupe un des foyers de l'ellipse).

Cette position crée  un (très) léger  apport  de calories à cette période là, et est matérialisée par des

hivers  plus  doux  chez  nous,  et  donc  un été plus chaud dans l'hémisphère sud.   La situation est

inversée  six mois  plus tard,  puisque  nous  sommes  plus  loin du Soleil ; nous avons alors un été

moins chaud, mais nos amis néo-zélandais ont un hiver beaucoup plus froid que si notre orbite était

circulaire. Et petite conséquence, les dépressions et les anticyclones sudistes n’ont pas les mêmes

amplitudes.

Il  faut  aussi  ajouter, sur ce plan, que l’hémisphère nord est un hémisphère de terre alors que celui

du sud est essentiellement maritime.

 

Nous commençons donc à entrevoir les raisons de la différence de température entre l'été et l'hiver. Faisons un

zoom sur la figure précédente:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                              Figure II  : Angle d'incidence des rayons solaires sur notre planète

 

 

L'angle  a  formé par la verticale de notre point d'observation et par la hauteur du soleil

à  son point maximum à midi est bien plus grand en hiver qu'en été (a').

De  ce  fait,  des  rayons qui arrivent plus bas sur l'horizon en décembre doivent traver-

ser  une couche d'atmosphère  bien  plus  épaisse  que ceux qui nous plombent la tête,

presque à la verticale, en plein mois de juillet !

 

Comme  au  cours  de  ce  périple,  nos  rayons abandonnent une bonne partie de leurs

infrarouges,  qui,  à une  gouttelette de brouillard ou de brume, qui, à une poussière ou

à une fumée plus le trajet est long et moins il reste d'énergie à l'arrivée.

 

Vérifions  maintenant,  en observant,  sur la figure III, l'épaisseur apparente de cette couche au même instant mais à

deux latitudes différentes : sur le 45 ème parallèle Nord et le 45 ème parallèle Sud.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                     Figure III  -  Épaisseur apparente - en bleu foncé - de la couche atmosphérique interposée

                                    entre les rayons solaires et la surface de la Terre, en fonction de la latitude, aux équinoxes

                                           (Extrait de PRÉCIS DE CLIMATOLOGIE -  Ch.-P. PÉGUY chez MASSON – Éditeur)

 

 

 

 

Sans entrer dans des détails de méthodes,

nous noterons  cependant qu'une variable

souvent utilisée en climatologie, nommée

masse atmosphérique et symbolisée   par

la lettre e, permet d'affecter un coefficient

d'absorption  au  rayonnement  solaire en

fonction de son angle d'arrivée sur la terre,

par rapport à l'horizontale ; la même quan-

tité d'énergie est en outre répartie sur une

plus grande surface.

 

Si cette variable est affectée de la valeur 1

pour une verticale (90°), celle-ci va jusqu'à

57,3 pour 1° (presque horizontale). La figu-

re IV ci-contre nous fournit quelques coef-

ficients intermédiaires  ( C = 1/sin a )

 

    Figure IV  -  Coefficient d'absorption de l'énergie solaire en fonction de

    l'angle d'arrivée des rayons, par rapport à l'horizontale.

 

 

 

 

 

 

 

 

Résumons  donc  le mouvement vertical de l’air

 de notre atmosphère :

 

L’air chaud de l’équateur s’élève en altitude et se dirige

vers les pôles en se refroidissant.

Arrivé aux pôles,  devenu froid,  il descend au sol et va

retourner vers l’équateur pour remplacer l’air chaud qui

s’est élevé.

 

C’est le mouvement perpétuel engendré par les calories

issues de notre Soleil.

 

 

 

 

 

 

  Le même mouvement vu sous

  un autre angle.

  < --

 

 

  Maintenant,  ajoutons  un  nou-

  veau paramètre :                               -- >

 

  La Terre tourne sur elle-même.

  Ce qui veut dire qu’une plume

  lâchée  à  la  verticale  du Pôle

  nord  va se  voir déportée vers

  l’est  au  cours  de sa descente

  vers l’équateur, et qu’il en sera

  de même pour une autre plume

  lâchée au dessus du Pôle sud.

 

 

 

 

 

Voyons donc à présent cette fameuse Force de Coriolis (du nom d’un

physicien français qui a analysé ce phénomène au début des années

1800). Laissons la place à CH.-P. PÉGUY, éminent chercheur en Clima-

tologie au CNRS, qui a publié, dans les années 1970, chez MASSON,

un ouvrage de référence, s’il en est : « PRÉCIS DE CLIMATOLOGIE »,

véritable bible sur l’environnement atmosphérique de notre planète.

Voilà ce qu’il écrit au chapitre sur les Facteurs Zonaux « Rappel des

fondements mécaniques de la circulation générale » (P 44 et suite) :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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3 / Les Dépressions & les Anticyclones

 

 

  Voyons  maintenant  en  pratique  l’application  des  explications  que  nous  venons  de  lire.

 

 

Voici une carte produite par les services météorologiques allemands (Offenbach).

C’est  une  prévision  à  36  heures  de  l’état  de  l’atmosphère  pour une partie de

l’Atlantique nord, l’Europe de l’ouest et le bassin méditerranéen.

On peut y remarquer …

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La même image avec les masses d'air en action :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Des Dépressions (notées D) et des Anticyclones (notés A).

Comme expliqué plus haut, les Dépressions, dont l'air (plus chaud) s'élève en altitude tournent dans le sens

inverse des aiguilles d'une montre, et sont alimentées au sol par de l'air plus froid provenant d'Anticyclones

situés à leur plus proche (très relatif !) périphérie.

 

Cette  "imbrication"  pseudo-mécanique  circule  nord-ouest -> sud-est dans l'hémisphère nord, et sud-ouest

-> nord-est dans l'hémisphère sud. N'oublions pas que ces deux courants généraux se retrouvent à l'équateur

pour  monter  très  haut  en  altitude  et former, de part et d'autre, d'importants "Jets" vers les Pôles. Comme

nous l'avons déjà expliqué, l'air refroidi y redescendra alors vers le sud, tout en étant entraîné vers l'Est par la

rotation de la Terre.

 

Si  toutes  ces  Dépressions  et  Anticyclones  n'existaient  pas,  on pourrait  dire  en forme de boutade qu'une

plume lâchée au dessus de Brest, par temps calme, parviendrait quelques heures plus tard à Toulon !

 

 

Cette  image est cependant vraie, pour nous en France,

mais  pour  une  autre raison :   le célèbre "Anticyclone

des Açores".

Quand cette masse d'air stable se met en place à proxi-

mité des  Îles du même  nom  (inexistant sur la carte ci-

dessus),  elle  génère  également  un  courant  de nord-

ouest  (sens  des  aiguilles  d'une montre)  qui traverse

souvent notre pays  en  diagonale,  de  l'Atlantique  aux

Alpes.

 

Il est un peu freiné par le Massif Central, mais s'évacue

souvent  par  le   couloir   géographique   languedocien,

pour aller fournir de l'air dans le Golfe de Gênes, où de

courantes dépressions qui viennent y mourir, sont "en

manque d'air", car c'est un lieu bien connu de "creuse-

ment" dépressionnaire.

 

 

Ce couloir  se  rétrécissant  entre  le  Mont-Aigoual  et  la  côte méditerranéenne l'accélération  n'en  est  que  plus

accentuée.  Ce courant  souvent  violent  est  rarement chargé de nuages,  ce  qui  vaut cette  impression de beau-

temps sur la région montpelliéraine quand la Tramontane se déchaîne.

 

Il en est de même dans  un autre  couloir  qui, partant lui aussi d'Aquitaine, rejoint

la Méditerranée aux environs de Port-Leucate jusqu'au Cap Béart où les vitesses

de vent mesurées  dépassent couramment les  150 km/h.  À  noter  aussi  de  très

sympathiques  records observés à l'Observatoire Météo-France du Mont-Aigoual.

 

 

 

 

Finissons avec quelques montages faits à partir d'images satellites NOAA ou EUMETSAT

et de graphes de prévisions fournis par le Centre  Européen  de  Bracknell  ou d'Offenbach.

 

 

 

         Principe de ces montages

                On prend un graphe de

         prévisions de Braknell 

         droite)

 

         On le rend transparent avec

         un   logiciel   de   retouche

         photo  (ici, Photomagic)

        

         On    superpose    les    deux

         images en corrigeant éventu-

         ellement les échelles.

        

         Petit anticyclone (en jaune et

         vert)  sur   Cap  Finisterre) et

         champ  dépressionnaire  (rou

         ge)  des  Colonnes d'Hercule

         (Gibraltar !)  à  la  Sardaigne.

         Pressions :   H  =  Hight  (A)

         L = Low (D)

 

 

 

 

Autres assemblages :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Et, pour finir, une image en relief d'Eumetsat, à regarder avec des lunettes vertes et rouges

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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4 / Les considérations des chercheurs et des Scientifiques

 

 

 

 

Pour terminer,  une  publication des chercheurs du CNES (Centre National d'Études Spatiales) sur la nouvelle marotte des

"politiques",  le  réchauffement climatique …

 

 

 

EFFET DE SERRE - EFFET PARASOL

 

 

La machine climatique

 

L'énergie disponible à la surface de la Terre provient du Soleil, l'apport de la géosphère étant négligeable.    Le rayonnement

solaire s'étend de l'ultraviolet à l'infrarouge en passant par la gamme du visible. Environ un tiers de cette énergie est renvoyé

vers  l'espace,  soit  par  réflexion,  soit  par  diffusion par les nuages et les particules en suspension dans l'atmosphère. C'est

l'effet parasol. L'énergie restante est absorbée, soit par l'atmosphère, soit par la surface de la Terre et transformée en chaleur.

La surface terrestre, ainsi chauffée par le Soleil, renvoie un rayonnement infrarouge vers l'atmosphère.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig 1 : Le bilan radiatif et sa perturbation anthropique.

Impact estimé de l'effet de serre et de l'effet parasol sur le bilan énergétique de la Terre.

 

Si  on calcule la température théorique d'équilibre de la Terre à partir de la quantité d'énergie reçue du Soleil à travers

 l'atmosphère, on obtient environ -18°C. Or la température moyenne intégrant les variations saisonnières et latitudinai-

res est d'environ 15°C.  Cette différence entre le  calcul  théorique  et les mesures provient du fait que le rayonnement

infrarouge terrestre n'est pas entièrement rediffusé vers l'espace.  Une  grande partie est interceptée par certains gaz

de l'atmosphère : les gaz dits à effet de serre  (gaz  carbonique,  vapeur  d'eau,  méthane, oxyde d'azote, ozone, etc.).

Les molécules de ces gaz absorbent le rayonnement infrarouge terrestre. L'énergie est  ensuite renvoyée dans toutes

les directions et participe donc au réchauffement de la Terre. C'est l'effet de serre naturel,  propice  au développement

de la vie. Les nuages, qui ont une grande opacité au rayonnement infrarouge thermique, participent  également  à  cet

effet de serre naturel.

 

L'Homme,   dans son effort  d'industrialisation  et  de  développement,  tend à modifier la composition de

l'atmosphère  en  injectant  de  grandes quantités de gaz à effet de serre. Ce phénomène, appelé forçage

anthropique de l'effet  de  serre naturel, conduit à l'augmentation de la température moyenne à la surface

de la Terre,  de l'ordre de 0,5°C  depuis  quelques  années.   Les  modèles  climatiques  s'accordent  pour

estimer ce phénomène à 2,8 W.m² depuis le milieu du XVIIIe siècle, avec peu de variations géographiques.

Mais  dans  le  même  temps  la  quantité  de  particules  dans l'atmosphère augmente également, d'où un

accroissement  de  l'effet parasol  qui va dans le sens du refroidissement. Cet effet parasol peut-il contre-

carrer  l'augmentation  de  l'effet  de serre ? Tel est l'enjeu du débat actuel et des recherches entreprises

afin d'améliorer les modèles  utilisés pour estimer l'amplitude, la vitesse et la répartition géographique du

 réchauffement climatique.

 

Un bilan radiatif incertain

 

Le forçage radiatif des aérosols est défini comme la modification du bilan radiatif terrestre qui résulte de la présence

d'aérosols introduits par les  activités  humaines  actuelles,  comparé à la situation de 1750. Si ce forçage est, à l'heure

actuelle, estimé inférieur mais comparable à celui induit par les gaz à effet de serre, les incertitudes liées aux aérosols

sont en revanche beaucoup plus importantes.  Les effets indirect  ou semi-direct via les nuages sont encore mal estimés

et, en matière de forçage radiatif direct, la contribution  des poussières désertiques, dont les sources ont pu augmenter

du fait de l'homme, est difficile à quantifier.  De  plus,  tant  à l'échelle régionale que saisonnière, des impacts radiatifs

dus  aux  aérosols  de  plusieurs  dizaines  de  W/m²  sont  fréquemment rencontrés mais leurs impacts sur la dynamique

atmosphérique restent à être décrits et modélisés.

 

C'est  pour  réduire  cette incertitude  que  les  scientifiques  cherchent, au travers de missions

spatiales comme Parasol, à mieux connaître les caractéristiques  physiques  et microphysiques

des nuages et des aérosols. Certains types d'aérosols ont-ils à  l'échelle  régionale  un effet  de

refroidissement ou de réchauffement ? Quelles sont les origines et la nature de ces particules ?

Les nuages sont-ils constitués d'eau ou glace ?  Quelle est la forme, la taille et l'orientation des

particules qui les composent ? De toutes ces données dépend leur impact radiatif.

 

 

Depuis une quinzaine d'années la communauté scientifique internationale se mobilise autour de  ces  problématiques,  pour  lesquel-

les l'observation depuis l'espace permet un suivi global et fréquent très complémentaire à la modélisation. Des instruments comme

ScaRaB, embarqués sur des satellites russes, ou comme Polder, sur les satellites japonais Adéos,  donnent  accès  respectivement  au

bilan radiatif global et au contenu en aérosols de l'atmosphère.  Ces observations sont complétées par des campagnes de terrain qui

sont l'occasion d'effectuer des mesures in situ, notamment aéroportées.  Cette  synergie  est  nécessaire  pour quantifier les effets ra-

diatifs des aérosols et leurs impacts.

 

 

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Dernière mise-à-jour : 10 janvier 2016

 

 

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