SCA3641 Météorologie physique examen 3

SCA3641 Météorologie physique
examen 3
Radiation: (total 8/25)
1) Trois blocs de cuivre poli identiques sont portés à la même température et posés sur
un support isolant. Le premier est nu, le deuxième est couvert d'une épaisseur de
mousseline, le troisième de plusieurs épaisseurs. On mesure les temps t1, t2 et t3 qu'ils
mettent à se refroidir jusqu'à une température donnée. On constate que t2 < t1 < t3.
Expliquez pourquoi. (1)
2) La peau a un coefficient d'émissivité plus faible que les tissus que forment nos
vêtements. Pourtant le corps nu perd davantage d'énergie par radiation que le corps
vêtu. Pourquoi? (1)
Choisissez un parmi les deux problèmes présentés ci-dessous.
R.I Calculez la radiation nette au dessus d’une forêt dans les conditions suivantes:
l’albédo moyen de la forêt est de 0.2, son émissivité est de 0.96, la température des
feuilles est de 15 oC, la température de l’air au dessus de la forêt 12 oC, l’émissivité
de l’atmosphère est de 0.8 et la radiation solaire incidente est de 210 W m-2. (6)
R.II Un satellite en orbite autour de la Terre enregistre un maximum d’énergie
rayonnante émise à la longueur de 10 µm. Calculez la température effective de la
planète. (6)
Physique des nuages (17/25)
1) On sait que l’air contient plusieurs milliers d’aérosols par cm3. Comment
expliquez-vous qu’un nuage ne contient jamais plus que quelques centaines de
gouttelettes d’eau par cm3? (1)
2) Dans un nuage convectif, l’air monte à une vitesse de quelques m/s. Dans les
nuages stratiformes, la vitesse verticale est de quelques cm/s. En quel type de
nuage la sursaturation est probablement plus élevée? Pourquoi? (1)
3) Certains chercheurs on eu l’idée d’ensemencer les nuages de cristaux de sels
hygroscopiques pour produire de la pluie. Décrivez le mécanisme physique
derrière cette idée. (1)
Faire les deux problèmes ci-dessous :
N.I Une goutte de 30 µm grossit par collection dans un nuage constitué de gouttelettes
de taille uniforme dont le contenu en eau liquide est de 2 g/m3. La température est de
0oC et la pression est de 900 mb. L’efficacité de collection moyenne entre la goutte
collectrice et les gouttelettes de nuage est de 0,7. (7)
a) Après combien de temps la goutte aura la taille de 100 µm?
b) Quelle est l’épaisseur minimale du nuage pour que la goutte puisse
atteindre la taille de 100 µm?
N.II Une gouttelette de 1 µm grossit par diffusion dans un nuage où la sursaturation (S-1)
est de 0.05 % et Gl = 1/ ( Fk + FD ) = 0.5 × 10−6 cm 2 s −1 . Après combien de temps la
gouttelette atteint la taille de 25 µm? Quelle est sa vitesse terminale à ce moment?
(7)