aerologie locale - Site du projet Mécaflotte

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Les auteurs :
Androge Sébastien
Bettoli Pierre
Devaux Antoine
Le Letty Antony
Rousseau François

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SOMMAIRE
I. les principes de base en météorologie 3
1. les notions de base
2. Formation, structure et composition de l’atmosphère
3. Atmosphère et énergie
4. dynamisme général de l’atmosphère
II. Les centres de d’action 22
1. Les perturbations
2. Les précipitations
V. Les nuages 28
1. Composition des nuages
2. Formation des nuages
3. Les différents nuages
VI. Aérologie locale 41
1. Effets thermiques
2. Les brises
3. Les effets orographiques
VII. L’homme et le climat 63
1. Influence de l’homme sur le climat
2. Influence du climat sur l’homme

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Les principes de base utiles en météorologie
La météorologie fait appel à beaucoup de principes plus ou moins simples.
Ces principes sont en général directement liés à des lois de physique des gaz.
Voici plusieurs de ces principes qui vous permettront de mieux comprendre
pourquoi certains phénomènes surviennent en météorologie.
L'air chaud est moins dense que l'air froid
Pour comprendre ce principe, il faut connaître celui de la densité. La
densité d'un corps est la quantité de matière qu'il contient dans un volume
donné. Autrement dit, c'est le rapport entre la masse d'un corps et son volume.
On compare la densité des corps à celle de l'eau à 4 degrés Celsius.
Imaginons deux cubes vides. Si l'on place du mercure dans le premier et
de l'eau dans le deuxième, le premier cube sera plus dense que le deuxième. Le
mercure est un métal dont la masse atomique est très élevée (voir le tableau
périodique). Les corps dont la masse est plus élevée sont plus pesants à cause
de la gravité. Dans une bouteille remplie à 80%, ajoutez de l'huile. Ensuite,
fermez la bouteille et agitez là. Lorsque vous déposez la bouteille, l'huile qui
est moins dense que l'eau montera à la surface.
L'air est un gaz qui possède aussi une densité. L'air chaud est moins
dense que l'air froid car il contient moins de molécules d'air pour un volume
égal (les molécules sont plus distancées les unes des autres à cause de leur
agitation plus élevée). L'air chaud étant moins dense, il monte en altitude.
La densité de l'air est à la base du principe de convection. Ce
dernier permet la formation de nuages et d'orages l'été.
Plus l'air est chaud et plus il peut contenir de l'eau
Lorsque l'air est chaud, la distance entre les molécules d'air est plus
grande. La place est donc plus disponible pour avoir des molécules d'eau.
L'air sec est plus dense que l'air humide
La différence entre l'air sec et l'air humide est la proportion de
molécules d'eau dans un volume donné. Si, dans un cube d'air, on ajoute de la
vapeur d'eau, quelques molécules d'air doivent laisser leur place aux molécules
d'eau. Ces dernières sont plus légères que les molécules d'air.
L'air sec étant plus dense, il s'élève plus difficilement. L'air sec est
aussi plus stable que l'air humide. Donc, il y a moins de chance
d'avoir des averses ou des orages durant l'été.

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L'eau surchauffée s'évapore
L'eau peut se présenter sous trois phases: solide, liquide, gazeux. La
différence entre chaque phase est la quantité d'énergie se retrouvant dans
l'eau. Plus la quantité est élevée et plus les molécules sont excitées et se
déplacent rapidement jusqu'au moment ou la cohésion moléculaire soit nulle.
C'est alors que l'eau devient un gaz et forme la vapeur d'eau.
L'été, lorsque le soleil réchauffe les océans ou les lacs, l'eau
s'évapore dans l'atmosphère. En fin d'été, ce phénomène
d'évaporation au-dessus de l'océan atlantique est en partie
responsable de la création des ouragans.
L'humidité joue un rôle important dans l'instabilité de l'air
L'humidité est de l'eau sous forme de vapeur. La vapeur c'est de l'eau
sous forme de gaz, c'est-à-dire une des trois phases possibles de l'eau (solide,
liquide, gazeux). Examinons chacune des phases.
La phase solide de l'eau c'est la glace. La glace est le résultat d'un
manque d'énergie; les molécules d'eau se déplacent que très peu car l'énergie
pour le faire est rare. Si on ajoute de l'énergie en chauffant la glace, les
molécules d'eau se mettront à bouger d'avantage et les liens qu'elles tissaient
entre elles seront supprimés. La glace devient maintenant liquide, les molécules
se déplacent avec beaucoup plus de facilité. Si on ajoute encore de la chaleur,
les molécules s'exciteront encore davantage en se déplaçant dans tous les
sens. Les liens entre elles seront de plus en plus faibles : les molécules d'eau se
détacheront pour littéralement prendre le large : c'est la phase gazeuse l'eau.
Pour résumer, lorsque l'eau est sous forme gazeuse c'est uniquement une
question de chaleur élevée.
En revenant au concept d'humidité et d'instabilité, on observe que plus il
y a d'humidité dans l'air, plus il y a de l'énergie (chaleur) dans l'atmosphère
(l'eau ne s'évapore pas sans l'aide de l'énergie). Qu'est-ce qui se produit si
l'atmosphère est surchauffée ? L'air amorce un mouvement vers le haut en
formant des cellules convectives. Les nuages se forment. Cette dernière
phrase est capitale.
Les nuages se forment parce que l'air qui monte se refroidi. Plus l'air est
froid et moins elle peut contenir de la vapeur d'eau. Lorsque la vapeur se
condense c'est que l'énergie potentielle se libère (on appelle ça la chaleur
latente). Donc, lorsque les nuages se forment, l'énergie potentielle que l'air
contenait se libère. Mais où va-t-elle, Dans l'air. L'air poursuit sa montée car il

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continu, grâce à la chaleur latente, à se maintenir plus chaud que l'air ambiant,
qui lui est plus froid. Ce principe sera d'autant plus fort que l'air de
l'atmosphère sera chauffé et contiendra de la vapeur d'eau.
L'humidité et l'instabilité de l'air jouent un rôle déterminant dans la
formation des orages et du temps violent l'été.
Pour qu'il y ait instabilité de l'air il doit y avoir de la chaleur
L'on a vu que l'énergie joue un rôle capital dans le processeur
d'instabilité. Dans la plupart des cas, l'air monte parce qu'il est chauffé. Il
peut monter pour d'autres raisons mais c'est plus rare.
Si la chaleur du soleil était insuffisante pour aider à amorcer
l'instabilité de l'air, les orages ne pourraient pas exister.
Relation entre la pression et la quantité d'eau que l'air peut contenir
La quantité d'eau que peut contenir une particule dépend directement de
sa température et de la pression. Par exemple, à 1000 mb à 25 degrés Celsius
la quantité maximale de vapeur d'eau que la particule peut contenir est de
20g/kg alors qu'à 900 mb à 25 degrés Celsius cette quantité passe à 23g/kg.
Toutefois, il ne faut pas oublier que si l'air monte, il se refroidit donc la
capacité de l'air pour contenir de la vapeur d'eau diminue ; il y a risque de
condensation (nuages).
Plus la pression est basse et plus l'air peut se charger d'humidité. Il
s'agit d'un mécanisme important dans la formation des ouragans.
L'air chaud et l'air froid c'est comme de l'huile et de l'eau
L'air est un gaz qui obéit au principe suivant : deux portions d'air avec
des caractéristiques de température différente ne se mélangent pas bien.
C'est comme si l'air chaud qui monte était une sorte de bulle d'huile qui monte
dans un verre d'eau. En fait, l'air est un mauvais conducteur d'énergie. Au
point de contact entre l'air chaud et l'air froid, l'échange d'énergie est très
faible.
Ce principe entre en jeu dans les cellules convectives qui produisent des
nuages comme les cumulus et cumulonimbus.