Chapitre 0 : Introduction

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Chapitre 0 : Introduction
25/01/2007
L’hydrosphère désigne l’ensemble des eaux sur la planète.
Hydrosphère :
97% : océans ;
3% : eau non-océanique (l’eau est aussi présente dans différents réservoirs,
« lieux de séjour de l’eau ») :
— 75% : glaciers ;
— 24,197% : nappes phréatiques ;
— 0,6% : lacs et rivières ;
— 0,17% : eau présente dans les sols ;
— 0,03% : eau présente dans l’atmosphère ;
— 0,003% : réseaux artificiels.
L’eau circule entre ces différents réservoirs en boucles fermées, soit le cycle de
l’eau.
Il y a un transfert incessant entre l’atmosphère (eaux atmosphériques : climatologie),
les continents et les océans (eaux continentales et océaniques : hydrologie).
La climatologie est l’étude des climats et de leur fonctionnement.
L’hydrologie est la science qui étudie la nature, les propriétés physiques,
chimiques et les mouvements des eaux marines (hydrologie marine, dont
l’océanographie) et continentales (hydrologie continentale).
Le sol désigne une formation meuble d’épaisseur variable associant des éléments
organiques issus de la décomposition de la végétation et des éléments minéraux
issus de la décomposition de la roche-mère sous-jacente. Le sol se forme soit par en
haut (décomposition de la végétation), soit par en-dessous (roche-mère, manteau,
substrat).
Le manteau désigne une formation superficielle, soient des matériaux meubles
recouvrant la roche en place et supportant le sol. Ces matériaux proviennent des
différents processus d’érosion et d’accumulation s’exerçant à la surface de la Terre.
Le substrat est la roche saine, dure.

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Chapitre 1 : L’eau atmosphérique
25/01/2007
I. Les éléments constitutifs du climat
L’étude de l’atmosphère relève de la climatologie. La climatologie étudie de manière
générale les climats et leur fonctionnement.
Le climat désigne l’ensemble des phénomènes météorologiques qui cractérisent
l’état moyen de l’atmosphère en un lieu donné de la surface terrestre. Il diffère en
celà de la météorologie, qui étudie le "temps qu’il fait".
Ce sont les entrées (précipitations) et les sorties (évaporations) qui vont déterminer
la quantité d’eau qu’on va avoir en un lieu donné.
Les 2 composantes essentielles du climats sont les précipitations et les
températures.
A. Les sorties
L’évaporation dépend de la température.
1. Les températures
La température désigne le degré de chaleur ou de froid dans l’atmosphère en un lieu,
soit « l’état énergétique de l’air se traduisant par un échauffement plus ou moins
grand ».
D’où vient la température de la Terre ?
a. La production des températures
La production des températures dépend de l’arrivée du rayon solaire et de sa
transformation en chaleur par les corps qui le reçoivent.
Rayonnement solaire = U.V.
La Terre renvoie de la chaleur ; il s’agit de l’énergie tellurique. Le bilan entre l’arrivé
et le départ d’énergie est équilibré.
La température moyenne de la Terre est de 15°C. Celle-ci est dûe à l’effet de serre,
c’est-à-dire à différent gaz (dont la vapeur d’eau) qui captent une partie du
rayonnement tellurique. Sans effet de serre, la température moyenne serait de -
18°C.
Les températures sont inégalement réparties à la surface de la Terre.
b. Explication de la répartition des températures à la surface du globe
Le premier facteur explicatif de cette répartition est la lattitude : les différentes
parties de la Terre reçoivent d’inégales radiations solaires. L’épaisseur de
l’atmosphère est plus importante aux pôles et les rayons solaires y arrivent obliques.
De plus, c’est l’inclinaison de la Terre par rapport au Soleil qui crée les cycles des
saisons.
Le deuxième facteur explicatif est la répartition des océans et des continents. Par
exemple, on aura 10°C en Espagne au mois de janvier, pour -20°C à la même
lattitude en Asie. Alors qu’en été, il fera 20°C en Espagne et 30°C en Asie. Ces
différences sont liées aux effets de continentalité et d’océanité. L’inerie thermique
des océans fait qu’ils gardent la chaleur quand il fait froid et la fraîcheur quand il fait
chaud ; la proximité de l’océan adoucit les températures et réduit les écarts entre
températures extrêmes.
Le troisième facteur est les courants marins : les courants froids et les courants
chauds. Leur répartition à la surface du globe explique aussi la répartition des
températures.
Le quatrième facteur est l’altitude. La température diminue avec l’altitude selon un
grandian, c’est-à-dire une évolution graduelle. On perd 0,65°C tous les 100m de
hauteur : avec l’altitude, la pression atmosphérique diminue.

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Il existe d’autres facteurs à l’échelle locale comme les expositions des versants au
Soleil. Leur orientation sur un axe Nord/Sud détermine leur exposition et influe sur la
végétation par exemple. Les versants orientés vers le Nord sont les urbacs et ceux
vers le Sud les adrets.
c. Importance de la température à la surface de la terre
La température agit aussi bien sur l’atmosphère que sur la lithosphère, la biosphère
ou l’hydrosphère.
Sur la lithosphère, elle intervient au niveau des processus d’érosion des roches
(Cf. cycles alternés gel/dégel ; cryoclastie).
Sur la biosphère, elle a une influence en fonction des plantes ou des animaux
thermophiles ou pas.
Sur l’hydrosphère, l’évaporation liée à une température élevée entraîne la baisse
des niveaux des cours d’eau.
Sur l’atmosphère, la température conditionne l’évaporation de l’eau à la surface de
la Terre et donc la fourniture en humidité de l’atmosphère.
2. L’évaporation
a. Les sources de l’évaporation
Les eaux de surface :
— cours d’eau, lacs, étangs ;
— cryosphère (glaciers, neige) par la sublimation ;
— océans, qui fournissent l’essentiel de l’eau.
Les eaux du sol, proches du sol.
L’évapotranspiration, soit l’eau contenu dans les plantes, les Hommes et les
animaux qui subit une évacuation biologique. Pour les plantes, l’eau est captée à la
racine, montée par la sève et dispatchée dans les stomates puis dans les nervures.
b. Le rôle atmosphérique de l’évaporation
Les océans fournissent 80% de l’eau absorbée. L’évaporation consomme de
l’énergie et constitue ainsi un effet refroidissant. Il y a départ d’énergie vers
l’atmosphère.
Pour qu’il y ait équilibre, cette énergie est rendue par les précipitations.
La chaleur latente désigne l’énergie perdue par l’évaporation et en attente d’être
rendue.
L’évaporation approvisione l’atmosphère en vapeur d’eau.
Celle-ci est ensuite redistribuée à la surface de la Terre par les précipitations.
B. Les précipitations
Les précipitations sont un phénomène atmosphérique qui consiste en une chute
d’eau sous forme solide (neige, grêle) ou liquide (pluie). Il peut également se former
des précipitations « occultes » : brouillard, rosée ou givre.
1. Les mécanismes de la production des précipitations
Avec la vapeur d’eau, l’amosphère devient humide. Comment cette humidité passe-t-
elle à nouveau à l’état liquide ?
a. Ascendance
L’ascendance est la première phase.
L’air doit monter.
L’ascendance dynamique provient de la circulation des masses d’air dans
l’atmosphère et de la répartition des pressions atmosphériques dans l’atmosphère (=
champs de pression).
La pression atmosphérique désigne le poid exercé par l’air dans les basses couches
de l’atmosphère. Il existe des zones de haute pression et des zones de basse
pression.

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Haute pression : Anticyclones
Basse pression : Dépressions
Basse pression : Ascendance
thermoconvective dûe à un sol surchauffé,
provoque des orages

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Basse pression : Ascendance orographique,
liée à la présence de reliefs. L’air chaud
monte et se refroit, puis se sature en
humidité.
b. La saturation
La saturation dépend de l’humidité de l’air et de sa capacité à enmagasiner de l’eau,
soit sa capacité hygrométrique.
Lorsque l’air atteint sa capacité hygrométrique, il doit déstocker l’humidité, relâcher
l’eau.
La capacité hygrométrique dépend de la chaleur. Plus l’air est chaud, plus il peut
emmagasiner de la vapeur d’eau.
La capacité hygrométrique dépend aussi de la pression. Plus la pression est élevée,
plus l’air peut contenir de l’humidité.
Un seuil va être ainsi défini pour savoir lorsque l’air rend l’eau.
L’humidité absolue désigne la quantité de vapeur d’eau en gramme contenu dans un
mètre cube d’air : « g/m3 ».
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L’humidité relative désigne le pourcentage de vapeur d’eau par rapport à la valeur
maximale que peut contenir l’air, c’est-à-dire celle qui sature l’air à température
correspondante. (Par exemple, à 10°C, l’air sature à 9,4g de vapeur d’eau ; s’il est à
4g, il est à 80% de son humidité relative.)
Le point de rosée désigne la température à laquelle il faudrait que l’air descende
pour qu’il y ait saturation. (Par exemple, à 15°C, si l’air contient 9,4°C, il ne va pas
pleuvoir, car pour 9,4g le point de saturation est à 10°C.)
La condensation est le passage de la vapeur d’eau à l’état liquide ou solide. L’état
liquide induit des goutelettes et l’état solide des cristaux de glace.
Les goutelettes se fixent autour de noyaux de condensation, c’est-à-dire en général
des particules aérosols maintenues en suspension dans l’air (poussières, sables,
etc.).
C’est de ce processus que résulte la formation des nuages : ceux-ci sont des masses
de goutelettes d’eau ou de cristaux de glace en suspension dans l’air et sans contact
avec la surface du sol.
La nébulosité désigne la plus ou moins grande proportion de nuages dans le ciel.
Les goutelettes et cristaux bougent et s’agrègent, deviennent des gouttes et
grossisent. En s’alourdissant, elles provoquent des précipitations.
2. Les différents types de précipitation
a. La pluie
Elle consiste en des précipitations liquides.