Avant toute chose il faut considérer la fine
pellicule d’air qui entoure notre planète.
AIR FROID
Le dessin ci-contre est une représentation figée de
l’atmosphère :
au sol de l’air chaud, en altitude de l’air froid.
AIR CHAUD
SOL
En réalité, c’est plutôt comme cela
qu’il faudrait symboliser la situation
L’air chaud, donc plus léger
s’élève dans l’atmosphère.
Ce mouvement étant permanent (en atmosphère non perturbée), l’air
chaud va continuer
à monter, entraînant avec lui l’air proche du sol. Première
constatation : moins d’air = moins
de pression atmosphérique.
Et un manque de Pression, cela se nomme une Dépression.
Mais, si le phénomène se poursuit, cela devient ennuyeux
pour l’équilibre général. On sait que la Nature a horreur du
vide, et le manque d’air, qu’est-ce, sinon du vide ?
Si elle se produisait, cette situation serait
impossible à gérer.
Il faut absolument de l’air pour remplacer celui
qui s’est évadé …
Introuvable à proximité, surtout si nous sommes
environnés d’autres
dépressions.
À moins qu’à quelques centaines de
kilomètres de là, ne se trouve une masse d’air froid, stable et lourd
(puisqu’il est froid), dont
le sommet se refroidit davantage
chaque jour. L’opposé complet
d’une
dépression : un anticyclone, pour bien le nommer, dont
la masse pèse de plus en plus sur l’air au ras
du sol, et qui, tout compte fait
serait bien aise de trouver une échappatoire pour son
air en trop !
Cet air va donc venir peu à peu remplacer notre air
dépressionnaire par un mécanisme d’échange
assez complexe, soit enfonçant un « coin » d’air
froid sous un bord de la dépression, soit celle-ci
tentant de « grimper » sur la langue froide … tout
en se refroidissant elle-même et, bien sûr, en
réchauffant l’air inférieur.
Cette description est très schématique, mais on
peut en retenir le principe général d’échange d’air dans l’atmosphère.
Nous oublions volontairement les problèmes de
densité, ainsi que bien d’autres paramètres physiques qui gèrent ou
découlent de ces multiples échanges.
Sans ces mouvements, la pression atmosphérique
serait partout la même sur Terre, 1013,33 hPa (hectopascals).
Mais il n’y a pas que les zones surchauffées (ou
surrefroidies) par les saisons et l’inclinaison de notre planète
aux rayons du Soleil qui engendrent ces
mouvements.
Il y a également un autre facteur complémentaire
à cette mobilité de l’air, et nous allons en parler un peu plus loin.
Tout d’abord, voyons le cycle que
notre planète fait autour du Soleil :
On doit considérer qu’elle navigue
sur une orbite elliptique, mais si peu : la distance varie de 147 à 151
millions
de kilomètres, que la
représentation schématique d’une ellipse est souvent surestimée, d’autant que
cette variation
de distance n’a qu’une
relativement faible influence thermique.
Contrairement à ce qui est souvent
cru, nos saisons n’ont rien à voir avec la distance Terre-Soleil.
Sur le schéma ci-dessous, on peut
remarquer la position de notre planète, tout au long de son chemin
au cours d’une année, ainsi que
celle de notre pays tout au long des quatre saisons.
Figure
I -
L'épopée de la Terre autour du Soleil en 365 jours
Si nous considérons la France, située dans
l'hémisphère Nord, nous constatons que l'inclinaison
de
notre planète sur son orbite (23° 27') nous permet de recevoir les
rayons du Soleil haut dans
le
ciel en été, à midi (h.
solaire), mais aussi que ces mêmes
rayons sont nettement plus bas sur
l'horizon
six mois plus
tard, lorsque nous sommes en
hiver. C'est alors au tour de la Nouvelle
Zélande, ou de l'Argentine, par exemple,
toutes deux dans l'hémisphère Sud, d'être en été.
Au printemps et en automne, lorsque la Terre passe devant
le Soleil avec son petit air penché sur le côté ( ! ),
deux villes, situées
de part et
d'autre à égale distance de l'équateur, voient notre astre à midi sous
le même
angle. (Ce n'est pas tout à fait
vrai, mais, pour les besoins de la cause, on fera comme si. !)
Image simpliste
: L'hiver (pour nous), la Terre bascule sa tête en arrière (hémisphère Nord), et
rapproche ses pieds
(hémisphère sud) de la cheminée
Phébusienne. L'été, le phénomène est
inversé. On
comprend alors pourquoi
le Père Noël dûment emmitouflé
sur un traîneau, avec
ses rennes dans
la forêt enneigée,
n'a jamais trop
fait recette en Australie le 24 décembre,
date où les plages de Melbourne sont envahies par une
population surchauffée !
Il est toutefois intéressant, comme on peut
l'observer sur la figure ci-dessus, de remarquer que la
Terre est un tout
petit peu plus près du Soleil (4 millions de km sur 151 millions soit 2,6 %),
quand
l’hémisphère nord est en hiver, car le Soleil occupe un
des foyers de l'ellipse).
Cette position crée un (très) léger apport de calories à
cette période là, et est matérialisée par des
hivers plus doux
chez nous, et donc un été plus chaud dans l'hémisphère
sud. La situation est
inversée six
mois plus tard, puisque
nous sommes plus
loin du Soleil ; nous avons alors un été
moins chaud, mais nos amis néo-zélandais ont un hiver
beaucoup plus froid que si notre orbite était
circulaire. Et, petite conséquence, les dépressions et
les anticyclones sudistes n’ont pas les mêmes
amplitudes.
Il faut aussi ajouter, sur ce plan, que l’hémisphère nord
est un hémisphère de terre alors que celui
du sud est essentiellement maritime.
Nous commençons donc à entrevoir les raisons de la différence de
température entre l'été et l'hiver. Faisons un
zoom sur la figure précédente:
Figure
II : Angle d'incidence des rayons
solaires sur notre planète
L'angle a formé par la verticale de notre point
d'observation et par la hauteur du soleil à
son point maximum à midi est bien plus grand en hiver qu'en été (a').
De ce fait,
des rayons qui arrivent plus bas
sur l'horizon en décembre doivent traverser
une couche d'atmosphère bien plus épaisse que ceux qui nous plombent la
tête, presque
à la verticale, en plein mois de juillet !
Comme au cours de ce périple, nos
rayons abandonnent une bonne partie de leurs infra-
rouges, qui, à une
gouttelette de brouillard ou de brume, qui, à une poussière ou à une
fumée plus le trajet est long et moins il reste d'énergie à l'arrivée.
Vérifions maintenant,
en observant, sur la figure III,
l'épaisseur apparente de cette couche au même instant mais à
deux
latitudes différentes : sur le 45 ème parallèle Nord et le 45 ème parallèle
Sud.
Figure III - Épaisseur apparente - en bleu foncé - de la
couche atmosphérique
interposée
entre les rayons solaires et la surface de la Terre, en fonction de la
latitude, aux équinoxes
(Extrait de PRÉCIS DE CLIMATOLOGIE -
Ch.-P. PÉGUY chez MASSON –
Éditeur)
Sans entrer dans des
détails de méthodes,
nous
noterons cependant qu'une variable
souvent
utilisée en climatologie, nommée
masse
atmosphérique et symbolisée par la
lettre
e, permet d'affecter un coefficient
d'absorption
au rayonnement solaire en
fonction
de son angle d'arrivée sur la terre,
par
rapport à l'horizontale ; la même quantité
d'énergie
est en outre répartie sur une plus
grande
surface.
Si
cette variable est affectée de la valeur 1
pour
une verticale (90°), celle-ci va jusqu'à
57,3
pour 1° (presque horizontale). La figure
IV
ci-contre nous fournit quelques coefficients
intermédiaires ( C = 1/sin a )
Figure IV -
Coefficient d'absorption de l'énergie solaire en fonction
de
l'angle d'arrivée des rayons, par rapport à l'horizontale.
Résumons donc le mouvement vertical de l’air de
notre atmosphère :
L’air chaud
de l’équateur s’élève en altitude et se dirige
vers les pôles en se refroidissant.
Arrivé
aux pôles, devenu froid,
il descend au sol et va
vers l’équateur pour remplacer l’air chaud qui
s’est élevé.
C’est le mouvement perpétuel engendré par les
calories
issues de notre Soleil.
Le même mouvement vu sous
un autre angle.
< --
Maintenant, ajoutons un nouveau
paramètre : -- >
La Terre tourne sur elle-même.
Ce qui veut dire qu’une plume
lâchée à la verticale du Pôle
nord va se voir déportée vers
l’est au cours de sa descente
vers l’équateur, et qu’il en sera
de même pour une autre plume
lâchée au dessus du Pôle sud.
Voyons donc à présent cette fameuse Force de
Coriolis (du nom d’un
physicien français qui a analysé ce phénomène
au début des années
1800). Laissons la place à CH.-P. PÉGUY,
éminent chercheur en Clima-
tologie au CNRS, qui a publié, dans les années
1970, chez MASSON,
un ouvrage de référence, s’il en est :
« PRÉCIS DE CLIMATOLOGIE »,
véritable bible sur l’environnement
atmosphérique de notre planète.
Voilà ce qu’il écrit au chapitre sur les
Facteurs Zonaux « Rappel des
fondements mécaniques de la circulation
générale » (P 44 et suite) :
Voyons maintenant en
pratique l’application des
explications que nous
venons de lire.
Voici une carte produite par les services météorologiques allemands
(Offenbach).
C’est une prévision
à 36 heures
de l’état de
l’atmosphère pour une partie de
l’Atlantique nord, l’Europe de l’ouest et le bassin
méditerranéen.
On peut y remarquer …
Des Dépressions (notées D) et des Anticyclones (notés A).
Comme expliqué plus haut, les Dépressions, dont l'air (plus
chaud) s'élève en altitude tournent dans le sens
inverse des aiguilles d'une montre, et sont alimentées au sol
par de l'air plus froid provenant d'Anticyclones
situés à leur plus proche (très relatif !) périphérie.
Cette "imbrication" pseudo-mécanique circule
nord-ouest -> sud-est dans l'hémisphère nord, et sud-ouest ->
nord-est dans l'hémisphère sud. N'oublions pas que ces deux
courants généraux se retrouvent à l'équateur
pour monter très haut en altitude et former, de part et
d'autre, d'importants "Jets" vers les Pôles. Comme nous
l'avons déjà expliqué, l'air refroidi y redescendra alors
vers le sud, tout en étant entraîné vers l'Est par la rotation
de la Terre.
Si toutes ces Dépressions et Anticyclones n'existaient pas,
on pourrait dire en forme de boutade qu'une plume
lâchée au dessus de Brest, par temps calme, parviendrait
quelques heures plus tard à Toulon !
Cette image est cependant vraie, pour nous en France,
mais pour une autre raison : le célèbre "Anticyclone
des Açores".
Quand cette masse d'air stable se met en place à proximité
des Îles du même nom (inexistant sur la carte ci-dessus),
elle génère également un courant de nord-ouest (sens des
aiguilles d'une montre) qui traverse souvent notre pays
en diagonale, de l'Atlantique aux Alpes.
Il est un peu freiné par le Massisf Central, mais s'évacue
souvent par le couloir géographique languedocien, pour
aller fournir de l'air dans le Golfe de Gênes, où de
courantes
dépressions sont "en manque", car c'est un lieu
bien connu
de "creusement" dépressionnaire
Ce couloir se rétrécissant entre le Mont-Aigoual et la côte
méditérranéenne, l'accélération n'en est
que plus accentuée.
Ce courant souvent violent
est rarement chargé de nuages, ce qui vaut cette impression de beau-
temps sur la région montpelliéraine quand la Tramontane se
déchaîne.
Il en est de même dans un autre couloir qui, partant lui
aussi d'Aquitaine, rejoint la
Méditerranée aux environs de Port-Leucate jusqu'au Cap
Béart, où les vitesses de
vent mesurées dépassent couramment les
vitesses constatées à l'Observatoire Météo-France du
Mont-Aigoual.
Finissons avec quelques montages
faits à partir d'images satellites NOAA ou EUMETSAT et de graphes de prévisions
fournis par le Centre Européen de
Bracknell ou d'Offenbach.
Principe :
On prend un graphe de
prévisions de Braknell
On le rend transparent avec
un logiciel de retouche photo
(ici, Photomagic)
On superpose les deux
images en corrigeant
éventuellement les
échelles.
Petit anticyclone (en jaune et vert)
sur Cap Finisterre) et champ
dépressionnaire (rouge) des Colonnes
d'Hercule (Gibraltar !) à la Sardaigne.
(Pression
: H = Hight - L = Low)
Autres assemblages :
Et, pour finir, une image en relief d'Eumetsat, à regarder avec
des lunettes vertes et rouges
*
Pour terminer, une publication des checheurs du CNES (Centre
National d'Études Spatiales)
sur la nouvelle marotte des "politiques", le
réchauffement climatique …
|
Effet
de serre - Effet parasol |
|
|
|
|
|
La machine climatique L'énergie
disponible à la surface de la Terre provient du Soleil, l'apport de la géosphère
étant négligeable. Le rayonnement solaire s'étend de l'ultraviolet à
l'infrarouge en passant par la gamme du visible. Environ un tiers de cette
énergie est renvoyé vers l'espace, soit par réflexion, soit par diffusion par
les nuages et les particules en suspension dans l'atmosphère. C'est l'effet
parasol. L'énergie restante est absorbée, soit par l'atmosphère, soit par
la surface de la Terre et transformée en chaleur. La surface terrestre, ainsi
chauffée par le Soleil, renvoie un rayonnement infrarouge vers l'atmosphère.
Si on calcule la température théorique
d'équilibre de la Terre à partir de la quantité d'énergie reçue du Soleil à
travers l'atmosphère, on obtient environ L'Homme, dans son effort
d'industrialisation et de développement, tend à modifier la composition de
l'atmosphère en injectant de grandes quantités de gaz à effet de serre. Ce
phénomène, appelé forçage anthropique de l'effet de serre naturel, conduit à
l'augmentation de la température moyenne à la surface de la Terre, de l'ordre
de Mais dans le même temps la quantité de
particules dans l'atmosphère augmente également, d'où un accroissement de
l'effet parasol qui va dans le sens du refroidissement. Cet effet parasol
peut-il contrecarrer l'augmentation de l'effet de serre ? Tel est l'enjeu du
débat actuel et des recherches entreprises afin d'améliorer les modèles
utilisés pour estimer l'amplitude, la vitesse et la répartition géographique
du réchauffement climatique. Un bilan radiatif incertain Le forçage radiatif des aérosols est défini comme la modification
du bilan radiatif terrestre qui résulte de la présence d'aérosols introduits
par les activités humaines actuelles, comparé à la situation de 1750. Si ce
forçage est, à l'heure actuelle, estimé inférieur mais comparable à celui
induit par les gaz à effet de serre, les incertitudes liées aux aérosols sont
en revanche beaucoup plus importantes. Les effets indirect ou semi-direct via
les nuages sont encore mal estimés et, en matière de forçage radiatif direct,
la contribution des poussières désertiques, dont les sources ont pu augmenter
du fait de l'homme, est difficile à quantifier. De plus, tant à l'échelle
régionale que saisonnière, des impacts radiatifs dus aux aérosols de
plusieurs dizaines de W.m² sont fréquemment rencontrés mais leurs impacts sur
la dynamique atmosphérique restent à être décrits et modélisés.
Depuis une quinzaine d'années la communauté scientifique
internationale se mobilise autour de ces problématiques, pour lesquelles
l'observation depuis l'espace permet un suivi global et fréquent très
complémentaire à la modélisation. Des instruments comme ScaRaB, embarqués sur
des satellites russes, ou comme Polder, sur les satellites japonais Adéos,
donnent accès respectivement au bilan radiatif global et au contenu en
aérosols de l'atmosphère. Ces observations sont complétées par des campagnes
de terrain qui sont l'occasion d'effectuer des mesures in situ,
notamment aéroportées. Cette synergie est nécessaire pour quantifier les
effets radiatifs des aérosols et leurs impacts. |
|
Dernière
mise-à-jour : 26 Novembre 2012