Les plaques rapides, les plaques lentes (page 5)

DIFFÉRENCE ENTRE STRATOCUMULUS ET CUMULUS
I- Convection
Laconvectionlibres’installedèsquedel’airchaudseretrouveendessousdel’airfroid.L’airchaudmoins
densequel’airfroidatendanceàmonter,tandisquel’airfroiddescend.
II- Deux types de convection
Suivantquec’estl’airdudessusquiestrefroidi,oul’airdudessousquiestréchauffé,nousavonsaffaireà
deuxtypesdeconvectionsdifférentes:quandc’estl’airdudessousquiestréchauffésursalimite
inférieure,l’airatendanceàcirculersurcettesurfaceinférieureenétantlentementréchauffé,puis,
lorsquesatempératureestdevenuesignificativementplusélevéequel’airambiant,cetairmonte
brutalement.Onadoncaffaireàdespanachesétroitsetlocalisésdemontéebrutaledel’air,tandisque
l’airredescendlentementdanslesautresrégionsquisontbeaucoupplusvastes.
Aucontraire,quandc’estl’airquiestrefroidiàsalimitesupérieure,delamêmefaçon,ilcirculelelongde
lasurfacesupérieureenétantrefroidilentement,puis,quandilestsignificativementplusfroidquel’air
ambiant,ilsubituneplongéebrutaleetlocalisée.Aucontraire,leszonesdemontéesdel’airsontalors
vastes,avecunemontéebeaucouppluslente.
III- Formation des stratocumulus
Lorsqu’ilyaeuuneadvectionfroideàlasuited’unfrontfroid,etquelatraînesecalmeetqueles
pressionsremontent,l’airpolairefroidestsurmontépardel’airpluschaudensubsidence,liéàla
remontéedespressionsetàl’arrivéed’airchauddestropiquesenaltitude.Onadoncuneinversionde
température(latempératuredel’airaugmenteaulieudediminuercommed’habitudeavecl’altitude)qui
séparecesdeuxmassesd’air(froidenbas,chaudau‐dessus).Àceniveau,l’airchauddudessusformeun
couverclequiempêchel’humiditédudessousdes’échapper(l’airdudessousestd’autantplushumide
quelesolestmouillépardespluiesprécédentesquis’évaporent).L’accumulationdecettehumiditéen
dessousprovoquelaformationdecondensationennuagesstratiformes,lesstratocumulus.Ces
stratocumulusrayonnenteninfrarougeversl’espace,cequicontribueàaugmenterlacondensationpar
refroidissement.Celacontribueàaugmenterl’inversionetàséparerencorepluslesdeuxmassesd’air,
dudessousetdudessus,empêchantl’humiditéfroidedudessousdes’atténuer.Lesstratocumulus
s’évaporentégalementdansl’airplussecau‐dessusqu’ilstouchent.Cetteévaporationprovoqueleur
refroidissementetcontribueàséparerencorepluslesdeuxcouches.
Onadoncuneconvectionavecrefroidissementparenhautparrayonnementinfrarouge.Leszonesde
plongéessontdonclocaliséesetétroites,tandisqueleszonesd’ascendancessontvastes.Dansleszones
deplongéesétroites,lasubsidenceréchauffel’airparcompressionadiabatiquecequiévaporelenuage.
Celaprovoquel’apparitiondezonesétroitesetpolygonalessansnuages,caractéristiquesdes
stratocumulus:leszonesdesubsidences.
1/7

IV- Les Cumulus
Parunebellejournéed’été,lerayonnementsolairequiarrivesansabsorptionjusqu’ausol,puisquel’air
esttransparent,chauffelesol.Onadoncaffaireàuneconvectionparchauffageparlebas.Leszonesde
montéessontétroites(thermiques).Danscesthermiques,ladétenteadiabatiquedel’airliéeàla
décompressionparmontée,provoquelerefroidissement,donclacondensationdelavapeurd’eauen
nuages:lescumulus,quisontdoncassezétroitsetséparéspardegrandsintervalleslibresdefaible
subsidence.Ilyanaturellementunecouched’inversionliéeaurefroidissementnocturnedusolpar
rayonnementinfrarouge,etàl’arrivéed’airchauddestropiquesliéàl’anticyclonedesAçoresenaltitude.
Silescumulusnedépassentpascetteinversion,onresteavecdescumulusdebeautemps.Sices
cumulusdépassentl’inversion,ilspeuventdonnerdelapluieetdevenirdescumulonimbus.
2/7

V- Lien entre cumulus et stratocumulus
D’unemanièregénérale,lescumulusétantassociésauchauffagedusoletlesstratocumulusau
rayonnementinfrarougeenaltitude,lescumulussonttoujoursendessousdesstratocumulus.Les
cumuluspeuventatteindreleplafonddestratocumulusetlesalimenterenhumiditécontribuantainsià
lesaugmenter.
3/7

Lesdeuxconvectionsparchauffageparlebasetrefroidissementparrayonnementinfrarougeparen
hautpeuventalorssemélangerrendantladistinctionentrecumulusetstratocumulusimpossible.
D’unautrecôté,siletempsestassezbeau(coucheau‐dessustrèssèche,chauffageimportantparle
soleil),lescumulusvigoureux,dépassentdansleurélanl’inversionetprovoqueparturbulencele
mélangedel’airchaudetsecau‐dessusetdel’airfroidethumideendessous,provoquantl’évaporation
etladisparitiondesstratocumulus.
VI- Lien avec le jour et la nuit
Unebonnemanièrededistinguerlesstratocumulusetlescumulusestdevoirleursévolutionsdiurnes.
Lescumulussedéveloppentdanslajournéeparchauffagedusoleiletdisparaissentlanuit.Aucontraire,
lesstratocumulusaugmententlanuitparleurrayonnementinfrarougeversl’espacequin’estalors
contrecarréparaucunréchauffement.Desnuagescumuliformesassezplatsbloquésauniveaude
l’inversionpeuventêtredifficilesàdistinguerencumulusoustratocumulus.Effectivement,ilpeutyavoir
àlafoischauffageparlesoletrefroidissementinfrarougeparenhaut.Ilfautvoirsic’estleszonessans
nuagesouleszonesavecnuagesquisontlesplusimportantes,etquelleestl’évolutionnocturne.Onpeut
avoirplutôtdescumuluslajournéequisetransformentenstratocumuluslanuit.Desstratusnocturnes
(brouillardenaltitude)peuventégalementsetransformerencumuluslajournée.Danslesstratus,iln’ya
pasdeconvectionbienétablieetstructurée.Ilsseformentparadvectiond’aircontinentalchaudsurune
merfroidel’été(SanFrancisco)ouréciproquementparadvectiond’airmaritimedouxethumidesurun
continentfroidl’hiver(France),ouparrayonnementinfrarougenocturne,etsontsurtoutrefroidisparen
bas.
VII- Convection dans du chocolat au lait chaud
Lechocolatenpoudreatendanceàdescendrelaissantquelquesmillimètresdelaitpurjusteendessous
delasurface.Lasurfaceserefroiditparévaporation.Onestdanslecasdeconvectionpar
refroidissementparenhautavecdesplagesdesubsidencelocalisées.Cesplagesrassemblentlelaitsans
chocolatvenantdelasurfaceetleszonesdeplongéessontconstituéesdelaitpursanschocolatvuesen
blancparendessus,commelemontrelaphotoci‐dessousd’unetassedechocolataulait.
4/7

Onestdansuneanalogieaveclesstratocumulus,avecdeszonespolygonalesétroitesdesubsidences
blanches,lelaitremplaçantl’absencedenuageparévaporationdansleszonesdesubsidences.
VIII- Convection dans le manteau
1- La subduction moteur des plaques
LaTerreestunsystèmedanslequellasourcedechaleurparradioactivitéestessentiellementdiffuse
danstoutelamasse(leThorium232depériode14milliardsd'années,lePotassium40depériode1,25
milliardd'année,etl'Uranium238depériode4,46milliardsd'années).Parcontre,lerefroidissementa
lieuparlasurface.Onendéduitquedanslemanteauterrestre,lespartiesactivessontleszonesde
subductionquicoulentenprofondeurentirantlesplaquesassociées.Lesdorsalessontsimplementdes
remontéespassives.C’estlarigiditédelalithosphèrequisefractureenlignesquileslocalisent.Leszones
desubductioncorrespondentauxlignesblanchesduchocolataulait.Uneplaquelithosphériqueestdonc
tiréeparlasubductionplutôtquepousséeparladorsale.
Lesplaquesplongentdonctrèsprofondémentjusqu’àl’interfacedunoyauetdumanteau,tandisqu’au
niveaudesdorsales,lesremontéesrestentsuperficielles,sanstraceenprofondeur.Onalàl’explication
dumouvementdesplaquesrapides(PacifiqueetEstdel’océanIndien).Touslesautresmouvementsde
convectiondumanteauenvisagésparlepassé(convectionàdeuxcouches,convectionsuperficielle)sont
faux(GeoffreyF.DaviesMantleConvectionforGeologists,chapitre8,Cambridge2011).Cetteconvection
dumanteauactivéeparlasubductiondesplaquesjusqu’àlabasedumanteauestleprincipalmodede
convectiondumanteau.
Leserreursfréquemmentconstatées,sontuneconvectioncantonnéedanslemanteausupérieur,alors
qu’elleenglobetoutlemanteau.Onconstatel’emploidumotasthénosphèrequin’estplusd’actualité.En
effet,cetermedésignaitjustementlapartiesupérieuredumanteauseulesoumiseàlaconvection,dont
onavuquec’estfaux.Ondécritsouventuneconvectionenrouleauxsymétriquesentreleszonesde
5/7