géographie zonale

Synthèse du cours n°1
- Le climat ? intégration temporelle du « temps qu'il fait »
- Résultat de la combinaison de plusieurs facteurs :
●
Certains sont fixes comme la forme de la terre, le relief, la répartition
des terres et des mers (au moins à une échelle temporelle < 1 Million
d'années)
●
D'autres varient lentement et régulièrement, par exemple le cycle annuel
du rayonnement solaire incident
●
D'autres sont plus rapides et/ou moins réguliers comme par exemple la
circulation atmosphérique
- Le système climatique correspond lui-même à un ensemble d'éléments
en interaction alimenté in fine par une seule source d'énergie = le
rayonnement solaire incident
- La température correspond à la fois à une mesure sur une échelle mais
aussi à une quantité d'énergie thermique
- L'énergie thermique, révélée par la température, n'est qu'une forme
d'énergie, certes fondamentale, parmi d'autres (énergie potentielle, latente,
cinétique) qui dérivent toutes au départ de l'absorption du rayonnement
solaire incident.
Température : moyenne annuelle
2.2
- géographie zonale de part et d’autre d’une région tropicale ~ uniformément chaude
et baisse en direction des pôles
- Antarctique (inlandsis de 3000-4000 m d'épaisseur) plus froid que Arctique (bassin
d’eau gelée, c'est-à-dire 1-2 m de glace en moyenne)
- baisse des températures au niveau des grands massifs montagneux (Himalaya par
exemple)
- différence océan-continent (océan + chaud aux latitudes moyennes N) + certaines
différences de façades (resserrement des isothermes sur les bords océaniques
occidentaux et écartement sur les bords orientaux aux moyennes latitudes)
Température : moyenne annuelle
2.2
- température réduite au niveau de la mer (baisse de la température en moyenne de
0.65°C par 100 m) : l’effet du relief est donc gommé. La moyenne est d’environ
15°C
- géographie zonale de part et d’autre d’une région tropicale (largo sensu ; 30°N30°S) ~ uniformément chaude et baisse vers les pôles
- Antarctique toujours nettement plus froid que l’Arctique même en l’absence d’effet
d’altitude
- différence océan-continent (océan + chaud aux latitudes moyennes N) + certaines
différences de façades (resserrement des isothermes sur les bords océaniques
occidentaux et écartement sur les bords orientaux)
Température : moyenne annuelle
2.2
- de multiples facteurs conditionnent la géographie des températures, mais le plus
important de loin est le rayonnement solaire incident qui constitue la source
primaire d'énergie thermique du système climatique
342 W/m2= 100%
20% reflétés par
l’atmosphère (nuages …)
20% absorbés
par l’atmosphère
10% reflétés par la
surface (surtout la
neige et la glace,
désert clair …)
50% absorbés par la surface
- Du point de vue quantitatif, un gain énergétique important pour la surface et
l'atmosphère est lié à l'effet de serre (absorption sélective du rayonnement par
certains gaz atmosphériques), mais cela ne modifie pas la géographie induite par la
rayonnement solaire absorbé car l'effet se serre est maximal là où il fait chaud et
humide (c'est-à-dire en moyenne dans la zone tropicale)
Température : moyenne annuelle
2.2
- géographie zonale (moyenne de la carte ~ 170 W/m2)
- un facteur ultra-dominant : la géométrie terrestre = rayons solaires de plus en
plus inclinés en moyenne au fur et à mesure qu’on monte en latitude = la même
quantité d’énergie est répartie sur une surface de plus en plus grande (effet de
projection) et l’épaisseur d’atmosphère à traverser croît (effet de filtrage)
- des facteurs secondaires: couverture nuageuse (les nuages reflètent bien le
rayonnement solaire), nature de la surface terrestre (l’eau absorbe plus de
rayonnement solaire que les continents, notamment ceux enneigés), etc.
Température : moyenne annuelle
2.2
- Le rayonnement solaire absorbé est de loin le premier facteur explicatif de la
géographie des températures moyennes mais ce n'est pas le seul : certains vont dans
le même sens et expliquent aussi la géographie zonale et d'autres nuancent cette
géographie.
- Par exemple, quels sont les facteurs explicatifs de la température minimale
enregistrée en Antarctique ?
• Latitude élevée = rayons solaires peu efficaces
• Continentalité + couverture englacée permanente = la neige peut
s'accumuler sur une grande épaisseur (la neige est un excellent réflecteur du
rayonnement solaire) et l'épaisseur accumulée de la glace est de 3-4 km.
L'éloignement de l'océan est aussi un facteur péjoratif car la masse d'eau
océanique permet d'atténuer le refroidissement hivernal
• Altitude = la température diminue en moyenne avec l'altitude
• Effet de serre faible du fait de la température très basse qui interdit une forte
teneur atmosphérique en vapeur d'eau
- Même dans le cas de l'Antarctique, certains facteurs sont plutôt favorables à un
apport de chaleur :
• Conditions anticycloniques = air subsident (la compression de l'air le
réchauffe) + ciel en général clair favorisant l'ensoleillement
- Ce dernier facteur « positif » ne modifie pas fondamentalement le caractère
excessivement froid de l'Antarctique mais cela démontre la combinaison de facteurs
explicatifs parfois antagonistes
Température : cycle annuel
2.3
Les températures varient au cours de l’année : amplitude thermique annuelle
(différence entre la température moyenne du mois le plus chaud moins le mois le plus
froid)
- double organisation : (1) géographie zonale + (2) opposition océan-continent
- dans l’hémisphère nord, le mois le plus froid (chaud) est en général le mois de
janvier (juillet) et c’est l’inverse dans l’hémisphère sud. Ce régime peut être un peu
modifié sur les océans et près des côtes
2.3
Température : cycle annuel
Cas des mois extrêmes de janvier et
juillet
- dans les deux cas, la géographie zonale
reste claire avec une décroissance de la
température de la ZIT l.s. vers les pôles MAIS
;
- décalage des secteurs les plus chauds des
continents tropicaux de l’hémisphère sud en
janvier vers ceux de l’hémisphère nord en
juillet
- la zone polaire la plus froide est clairement
dans l’hémisphère nord en janvier et dans
l’hémisphère sud en juillet
- accentuation des contrastes océancontinent sur les latitudes moyennes (océan
plus chaud dans l’hémisphère d’hiver et plus
frais dans l’hémisphère d’été)
- accentuation nette des oppositions de
façade aux latitudes moyennes et polaires
dans l’hémisphère d’hiver (la façade ouest de
continents est nettement plus chaude que la
façade est)
2.3
Température : cycle annuel
Rayonnement solaire absorbé en surface en décembre
Géographie clairement
zonale avec un minimum
de 0 W/m2 au nord de
75°N environ jusqu’à un
maximum vers 15°-35°S
puis une décroissance en
direction du sud
Deux facteurs
fondamentaux: hauteur
du soleil dans le ciel
(90° à midi à 23°27’S le
22 décembre) et durée du
jour (= 0 au nord de 75°N
environ, 12h à l’équateur
et 24h au sud de 75°S
environ)
Certains facteurs secondaires continuent de jouer un rôle
- Antarctique toujours englacé (= forte baisse de l’absorption)
- certains secteurs plus nuageux apparaissent comme des minima relatif (comme
l’Amazonie, la bassin du Congo par exemple)
Température : cycle annuel
Rayonnement solaire absorbé en surface en décembre, mars, juin et septembre
2.3
2.3
Température : cycle annuel
Principale origine des
variations saisonnières du
RS absorbé (et en
conséquence des
températures) =
l’obliquité terrestre
Pôle Nord
90°- obliquité = 66°33’
plan de l’écliptique
= plan de révolution
de la terre autour du
soleil
Axe de rotation de la
terre sur elle-même
obliquité = 23°27
Equateur
Pôle Sud
cercle d’illumination = séparation
du jour et de la nuit
2.3
Température : cycle annuel
La révolution terrestre et l’obliquité
152 millions km
149 millions km
4 janvier
3 juillet
(détails http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/divers/mouveter.html)
2.3
Température : cycle annuel
6h TU
12h TU
18h TU
- Image visible les 20-21 septembre 2010 (~ équinoxe d'automne dans
l'hémisphère nord)
- le disque défini par le cercle d'illumination est alors perpendiculaire au plan
de l'écliptique et le jour et la nuit durent 12h partout sur la terre. Le soleil
est à 90° à 12h au-dessus de l'équateur
Température : cycle annuel
2.3
L’obliquité fait varier (1)
l’angle des rayons solaires et
(2) la durée du jour en
fonction de la latitude et du
moment de l’année
21/6 (solstice d’été dans
l’hémisphère nord et d’hiver
dans l’hémisphère sud)
soleil à 90° à 12h à 23°27’N
nuit continue au sud de
66°33’S
jour continu au nord de
66°33’N
21/12 (solstice d’été dans
l’hémisphère sud et d’hiver
dans l’hémisphère nord)
soleil à 90° à 12h à 23°27’S
nuit continue au nord de
66°33’N
jour continu au sud de
66°33’S
2.3
Température : cycle annuel
Durée du
jour max
Durée de la Inclinaison
nuit max
min. du
soleil à 12
h locale
Inclinaison
max. du
soleil à 12
h locale
90°N et S
6 mois
6 mois
0
23°27’
66°33’N et S
24 heures
24 heures
0
46°54’
23°27’N et S
10 h 33
min
13 h 27
min
43°06’
90°
66°33’
90°
Equateur
12 heures
Synthèse de l’impact de l’obliquité sur le RS incident
- les variations latitudinales et au cours de l’année de l’inclinaison des rayons solaires
et la durée du jour impliquées par l’obliquité sont le premier facteur des variations
thermiques saisonnières
- les facteurs évoqués en section 2.2. (rotondité etc.) continuent de jouer un rôle
fondamental pour expliquer les variations spatiales à un moment donné du cycle
annuel
- certains facteurs comme la nébulosité ou l’état de surface continentale varient au
cours de l’année et contribuent ainsi à la variation thermique annuelle