Les règles physiques 1 L`instabilité 3 L`évolution thermique verticale

Les règles physiques 1
L’instabilité 3
L’évolution thermique verticale 2
Conclusion 4
Exercices 5

- le mouvement de l’air et de l’eau est déterminée par des règles simples édictées
depuis plus de 3 siècles. Le mouvement d’un corps dépend des forces qui s’exercent
sur lui (force se définit par la direction dans laquelle elle s’exerce + son intensité).
La première loi de Newton sur le mouvement:
« tout corps reste au repos ou continue son mouvement en ligne droite tant qu’une force
ne vient pas modifier cet état de fait »
- au sein du système climatique, un état immobile correspond non pas à l’absence de
force mais à un équilibre entre plusieurs forces dont l’intensité nette est nulle et les
directions opposées
- les mouvement verticaux de l’air:
- soit l’air est obligé de monter mécaniquement en altitude (obstacle,
convergence des vents dans les basses couches): c’est la convection forcée
- soit l’air monte (ou descend) sous l’effet des différences de densité: c’est la
convection libre
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Les mouvements de l’air…

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force de gravité
force de pression
équilibre hydrostatique
- les mouvements verticaux sont en moyenne très lents ( < 1m/s avec un maximum
vers 10-15 m/s dans les cumulo-nimbus)
- cette faible intensité est due à l’équilibre hydrostatique (équilibre entre deux forces);
il y a une force qui s’exerce vers le bas (force de gravité) et une force qui s’exerce
vers le haut (force de pression) depuis les HP de surface vers les BP d’altitude =
l’équilibre qui résulte de l’application de ses deux forces s’appelle l’équilibre
hydrostatique et détermine la répartition de la pression atmosphérique et est
directement à l’origine de l’évolution de la température

- la température diminue avec l’altitude pour deux raisons:
- l’atmosphère est surtout chauffée par le bas (RT + chaleur sensible/latente depuis
la surface
- la pression diminue avec l’altitude
- soit un volume d’air (Vo) à une température (To); la pression (Po) s’exerce sur lui :
- si la pression diminue, le volume occupé par le gaz augmente
(les chocs moléculaires sont moins intenses) et la température
– reflet de l’agitation moléculaire – diminue aussi = la dilation
d’un gaz entraîne donc une baisse de la température
- à l’inverse, la compression d’un gaz le réchauffe car on
augmente la pression, donc le volume d’air décroît et la
température augmente
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La décroissance thermique verticale dans la troposphère…

- la décroissance de la température avec l’altitude est égale à 1°C par 100m de
déplacement vertical = ce gradient s’appelle l’adiabatique sèche (A)
- si l’air contient des molécules d’eau et que la saturation est atteinte lors de
l’ascendance = libération de chaleur latente au moment de la condensation =
limitation du refroidissement. L’évolution de la T° dans de l’air saturé est appelée la
pseudo-adiabatique saturée (PAS) et varie entre 0.4 et 0.8°C par 100m
Les adiabatiques…
Z
température
diminution > 0.4 et < 0.8 °C / 100m
diminution = 1°C / 100m
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