« Méthodes d`analyse en sciences naturelles de l`environnement »

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«
«M Mé éthodes d thodes d’ ’
analyse en sciences
analyse en sciences
naturelles de l
naturelles de l’ ’environnement environnement » »
PHYSIQUE DE l
PHYSIQUE DE l’ ’ATMOSPH ATMOSPHÈ ÈRE RE
Climate
Climate Change and Change and Climate Climate Impacts Impacts
C3i
C3i
Universit
Université éde Gen de Genè ève ve
Enseignant
Enseignant : St : Sté éphane phane Goyette Goyette
Cours Fili
Cours Fili
è
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re A Master en Sciences de l
re A Master en Sciences de l
’
’
Environnement
Environnement
L
L’ ’eau dans eau dans
l
l
’
’
atmosph
atmosph
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re

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Troisi
Troisiè ème partie me partie
1.3) L
1.3) L’ ’eau dans l eau dans l’ ’atmosph atmosphè ère re
•
•
les diff
les diffé érentes phases de l rentes phases de l’ ’eau eau
•
•
la convection et formation des nuages de type cumulus
la convection et formation des nuages de type cumulus
•
•
les nuages stratiformes
les nuages stratiformes
•
•
condensation et pr
condensation et pré écipitation cipitation
•
•
le Foehn
le Foehn
Les diff
Les diffé érentes phases de l rentes phases de l’ ’eau eau
•
•Dans des conditions de temp Dans des conditions de tempé é
ratures et
ratures et
de pression atmosph
de pression atmosphé é
rique dites
rique dites
«
«normales normales» », l , l’ ’
eau peut exister sous trois
eau peut exister sous trois
phases (ou
phases (ou é états) diff tats) diffé é
rentes : liquide,
rentes : liquide,
solide et gazeuse.
solide et gazeuse.

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Quelques caract
Quelques caracté éristiques de H ristiques de H2
2O
O
•
•
Sous des conditions de pression atmosph
Sous des conditions de pression atmosphé érique rique
«
«normale normale » »( (i.e i.e., autour de 1000 hPa) ., autour de 1000 hPa)
–
–L L’ ’eau se solidifie eau se solidifie à à0 0° °C et se vaporise C et se vaporise à à100 100° °C. C.
–
–L L’ ’eau solide (glace) est moins dense que l eau solide (glace) est moins dense que l’ ’eau liquide eau liquide
(0.913 kg m
(0.913 kg m
-
-3 3
). La glace flotte donc sur l
). La glace flotte donc sur l’ ’eau liquide. eau liquide.
–
–Sa densit Sa densité éest maximale est maximale à à4 4° °C (1000 kg m C (1000 kg m
-
-3 3
pour l
pour l’ ’eau eau
pure).
pure).
–
–Densit Densité éd dé écro croî ît avec la temp t avec la tempé érature croissante (998 kg m rature croissante (998 kg m
-
-3 3
à
à20 20° °C) C)
•
•
La Terre poss
La Terre possè ède des conditions de temp de des conditions de tempé érature et rature et
de pression permettant
de pression permettant à àl l’ ’eau de se retrouver sous eau de se retrouver sous
les trois
les trois é états. tats.
Variables d
Variables d’ ’humidit humidité é
•
•Il existe plusieurs quantit Il existe plusieurs quantité és destin s destiné ées es à à
quantifier la vapeur d
quantifier la vapeur d’ ’eau dans l eau dans l’ ’
air : ce sont les
air : ce sont les
variables d
variables d’ ’humidit humidité é
–
–e e≡ ≡pression de vapeur d pression de vapeur d’ ’eau (hPa) eau (hPa)
–
–q q≡ ≡humidit humidité ésp spé écifique (kg cifique (kg
H
H2
2O
O
/
/ Kg Kg
air
air humide humide
)
)
–
–r r≡ ≡rapport de m rapport de mé élange ( lange (kg kg
air
air sec sec
/
/ Kg Kg
air
air humide humide
)
)
–
–H H≡ ≡humidit humidité érelative (%) relative (%)
–
–( (T T – –T T
d
d
)
) ≡ ≡é écart p/r cart p/r à àtemp tempé érature du point de ros rature du point de rosé é
e
e
(
(° °C ou K) C ou K)
–
–etc etc... ...

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Profils d
Profils d’ ’humidit humidité é« «moyens moyens » »
800
800
600
600
400
400
200
200
5
510
10 15 15
q
q(g kg (g kg
-
-1 1
)
)
p
p(hPa) (hPa)
1000
1000 800
800
600
600
400
400
200
200
50
50 70
70 90 90
H
H(%) (%)
p
p(hPa) (hPa)
1000
1000
(11’500 m)
(7’800 m)
(4’600 m)
(2’000 m)
(900 m)
L
L’ ’humidit humidité éde l de l’ ’air air
(1/3)
(1/3)
Surface d
Surface d’ ’eau eau
Si le flux de
Si le flux de mol molé écules cules vers vers l l’ ’air air est est plus plus
grand
grand que que celui celui vers vers l l’ ’eau eau, , il il est est alors alors
question du
question du processus processus d d’ ’é évaporation vaporation
Flux de mol
Flux de molé écules cules
vers l
vers l’ ’air air Flux de mol
Flux de molé écules cules
vers l
vers l’ ’eau eau

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v
vé ég gé étation: tation: ex ex. . fôret fôret
Si le flux de
Si le flux de mol molé écules cules vers vers l l’ ’air air est est sup supé érieur rieur
il
il est est question du question du processus processus de de transpiration transpiration
Flux de mol
Flux de molé écules cules
vers l
vers l’ ’air air Flux de mol
Flux de molé écules cules
vers la surface
vers la surface
L
L’ ’humidit humidité éde l de l’ ’air air
(2/3)
(2/3)
fôret
fôret + eau + sol + eau + sol
Si le flux de
Si le flux de mol molé écules cules vers vers l l’ ’air air est est sup supé érieur rieur
à
àcelui celui vers vers la surface, la surface, il il est est alors alors question du question du
processus
processus d d’ ’é évapotranspiration vapotranspiration
Flux de mol
Flux de molé écules cules
vers l
vers l’ ’air air Flux de mol
Flux de molé écules cules
vers la surface
vers la surface
L
L’ ’humidit humidité éde l de l’ ’air air
(3/3)
(3/3)