INTRODUCTION À LA MÉTÉOROLOGIE Professeur: Éric Girard Auxiliaire: Alexandru Stefanof

INTRODUCTION À LA MÉTÉOROLOGIE

Professeur: Éric Girard

Auxiliaire: Alexandru Stefanof

UQAM!

Mexico!?

DESCRIPTION  Destiné à un vaste auditoire non spécialisé, ce cours d'introduction à la météorologie comprend des applications aux loisirs, à l'environnement et à la prévision. L'atmosphère, sa composition, son origine. Le trou dans la couche d'ozone. L'effet de serre et le réchauffement du climat. Le soleil, moteur de l'atmosphère. La température. L'eau : humidité, nuages, précipitation. Les mouvements verticaux : stabilité et instabilité, les orages, les éclairs, les tornades. La pression et les vents. La circulation générale : distribution spatiale des vents, des pressions et des précipitations. Les masses d'air, les cyclones et les fronts, les ouragans. Analyse du temps : observations, mesures. Lecture et analyse de cartes. Prévisions scientifiques et artisanales.  

OBJECTIFS DU COURS  1. Comprendre les enjeux majeurs environnementaux 2. Comprendre des notions de bases en science atmosphérique3. Apprendre à lire les cartes météorologiques, satellitaires, et radars

MÉTHODE PÉDAGOGIQUE  Analyse de la situation météo et prévision pour la semaine (10 – 15 min) Cours magistraux (~1h15) Exercices en classe (à compléter en devoir) ou visionnement d’un vidéo (~1h30)

ÉVALUATION

Exercices : 30% (8 exercices valant 4% chacun; 2% étant donné en bonus)Examen 1 : 35% (19 février)Examen 2 : 35% (15 avril)

COURS

DATE MATIÈRE

 1

 8 janvier

 •Introduction, lois physiques, observations•Exercices sur pointages des stations météo

 2

 15 janvier

 •Radiation 1•Vidéos sur effet de serre

 3

 22 janvier

 •Radiation 2•Exercices sur isobares

 4

 29 janvier

 •Climat du passé •Exercices sur isothermes

 5

 5 février

 •Nuages 1•Exercices sur images radars

 6

 12 février

 •Nuages 2•Vidéo sur tornades et foudre, et/ou nuages

 7

 19 février

 •EXAMEN #1

  26 février SEMAINE DE RELÂCHE

 8

 4 mars

 •Brise de mer•Exercices en classe sur photos satellites (visible)

 9

 11 mars

 •Circulation générale•Exercices sur photos satellites visible et infrarouge

 10

 18 mars

 •Vents•Vidéo sur les ouragans

 11

 25 mars

 •Système météo I•Exercices sur les fronts

 12

 1 avril

 •Système météo 2•Vidéo sur le chaos

 13

 8 avril

 •Le chaos et la prévision météo•Exercices en classe sur les prévisions•Préparation à l’examen

 14

 15 avril

 •EXAMEN #2

Avant votre cours…

• Consultez le site web du cours (section exercices)

• Imprimez les cartes et questions des exercices (s’il y a lieu)

Le site web et la section exercices seront mis à jour le mardi matin de chaque semaine.

NOTES DE COURS ET RÉFÉRENCES 

Les notes de cours sont sur le site internet du cours. D’autres liens internet sont également sur ce site pour référence. (http://people.sca.uqam.ca/~presyn/sca2611.html)

Mon courriel: girard.eric@uqam.ca

Mon bureau: PK-6435

Mon téléphone: 3325

Alexandru Stefanof: stefanof@sca.uqam.ca (local PK-6475)

Les sciences de l’atmosphère

• La météorologie (sens large) ou sciences de l’atmosphère: science qui a pour objet l'étude et la  connaissance des phénomènes atmosphériques et des lois qui les gouvernent. C'est une discipline fondée sur des observations scientifiques précises qui reposent sur des lois physiques.

• La météorologie (sens plus usuel): la météorologie réfère aux conditions atmosphériques à un temps précis et en un lieu donné.

• La climatologie: la climatologie réfère aux conditions climatiques moyennes en un lieu donné soit pour une année, une saison, ou une journée.

ENVIRONNEMENT CANADAMontreal metropolitain-LavalPrévisions pour l'ouest du Québec émises par Environnement Canada à5h00 HNE le vendredi 5 décembre 2003 pour aujourd'hui et samedi.Prochaines prévisions émises à 11h30.

AUJOURD'HUI : Ensoleillé. Maximum moins 8.

CE SOIR ET CETTE NUIT : Dégagé. Vents du nord-est de 20 km/h. Minimum moins 15.

SAMEDI : Ensoleillé avec passages nuageux. Vents du nord-est de 30 km/h. Maximum moins 8.

DIMANCHE : Ensoleillé. Minimum moins 11. Maximum moins 6.

Climatologie versus Météorologie

• Atmosphère• Hydrosphère• Crysosphère• Lithosphère• Biosphère

• Atmosphère

Le système climatique

La météorologie

La météo: une science jeune

• 2000 BP: Les chinois sont les premiers à faire des relevés météo

• Les Grecs et les Égyptiens associaient les pluies, vents et autres phénomènes aux ébats amoureux ou aux colères de leurs dieux et déesses !

• 300 BP Aristote: le premier à tenter d’expliquer les phénomènes météo (brise de mer, grêle, nuages, etc.)

• Les Romains n’avancent guère en ce domaine et se fient plutôt aux écrits d’Aristote.

• Au Moyen-Âge: la météo est délaissée au profit des prédictions des sorciers et sorcières!

Les instruments

• 280: le thermoscope (variation de température)• 1500: la girouette (direction des vents)• 1640: l’hygromètre (humidité)• 1650: l’anémomètre (vitesse des vents)• 1660: le baromètre (pression atmosphérique)• 1673: le thermomètre (température)• 1680: le pluviomètre (quantité de précipitation)

Lavoisier (chimiste) en 1760(200 ans avant son temps?…)

« La prédiction des changements qui doivent arriver au temps est un art qui a ses principes et ses règles, qui exige une grande expérience et  l'attention d'un physicien très exercé. Les données nécessaires pour cet art sont:l'observation habituelle et journalière des variations de la hauteur du mercure dans le baromètre, la force et la direction du vent à différentes élévations, l'état hygrométrique de l'air. Avec toutes ces données, il est presque toujours possible de prévoir un jour ou deux à l'avance, avec une très grande probabilité, le temps qu'il va faire; on pense même qu'il ne serait pas impossible de publier tous les matins un journal de prédictions qui serait d'une très grande utilité pour la société. »

Au 18ième siècle

• Premières mesures météorologiques en altitude (cerf volant)

• Classification des nuages

• Apparition de l’échelle centigrade

Le 19ième siècle

• Premier réseau d’observation météorologique en surface en 1865, le réseau compte 59 stations.

• Premières cartes isobares

• Premières prévisions en utilisant la technique d’extrapolation ou « chemin de fer »

• Intérêt grandissant pour la météo (lié au transport maritime et aux guerres) menant à des recherches sur la circulation atmosphérique à grande échelle.

Le 20ième siècle

• Base de la prévision numérique au début du siècle

• Développement du radar

• Lancement de satellites

• Utilisation de la prévision numérique dès l’apparition des ordinateurs

• Augmentation exponentielle des connaissances dans le domaine (circulation générale, nuages, précipitation, orages, tornades, etc.)

Et aujourd’hui…

• La climatologie prend de plus en plus d’importance.

• L’économie et le bien-être des sociétés dépendent largement de la météo présente et future

• Satellites, modèles numériques, technique d’assimilation, physique atmosphérique.

• Bon sujet quand les gens n’ont rien à dire!!!

Le futur…

• Prévisions climatologiques de plus en plus précises

• Prévisions de l’évolution de la biosphère (biométéorologie)

• Prévision météo à 5 jours de plus en plus précise

• Multiplication des satellites météorologiques

• Prévisions à des échelles spatiales de plus en plus petites

Comment s’est formée l’atmosphère?

Big Bang (15 000 000 000 années)

Formation de la Terre (5 000 000 000 années)

• planète était très chaude et en fusion• les gaz abondants (H2, Ne, He, etc) s’échappent vers l’espace

Refroidissement graduel de la Terre et formation de la croûte

Activité volcanique

Volcan

Composition de l’atmosphère de nos jours

Comment décrivons-nous l’état de l’atmosphère?

• Température

• Pression

• Vent

• Température du point de rosée (humidité)

Température

La température est associée à la vitesse moyenne de déplacement des molécules

La pression

La pression est une force par unité de surface. Au niveau moléculaire, la pression est associée à la densité et à la vitesse des molécules

Pression niveau moyen de la mer = 1000 hPa = 1000 mb = 100 KpaÉquivalent à 1 Kg/m2

Gaz parfait: P T

Profil vertical de la température dans l’atmosphère

avion

Mont Everest

Mont-Tremblant

ATMOSPHÈRE STANDARD

Réseau d’observation météorologique mondial

• Stations de surface: 11 000

• Sondages en altitude: 900

• Bateaux: 300

• Bouées: 750

• Avions: > 3000

• radar

• Satellites: 15

Stations de surface

Sondages aérologiques

Avions

Satellites

RadarsRéseau Américain (158 radars) Réseau Canadien (27 radars)

Dont 5 au Québec:

1. Ste-Anne-de-Bellevue (Montréal)2. Villeroy (Québec)3. Lac Castor (Saguenay)4. Val d’Irène (Gaspésie)5. Landrienne (Abitibi)

Les cartes d’analyses

• Contiennent les informations relatives à l’état de l’atmosphère en un temps donné (T, Td, vents, P)

• Les heures sont indiquées en temps universel

HNE = GMT – 5h

GMT: Greenwich Mean TimeUTC: Universal Time CoordinatedZ: « zoulou »

Petite prévision de la semaine…

ENVIRONNEMENT CANADAMontreal metropolitain-LavalPrévisions pour l'ouest du Québec émises par Environnement Canada à5h00 HNE le jeudi 8 janvier 2004 pour aujourd'hui et vendredi.Prochaines prévisions émises à 11h30 aujourd'hui.

AUJOURD'HUI : Ensoleillé. Vents d'ouest de 20 km/h. Maximum moins 21. Refroidissement éolien extrême de moins 38.

CE SOIR ET CETTE NUIT : Dégagé. Vents d'ouest de 20 km/h devenant légers. Minimum moins 27. Refroidissement éolien élevé de moins 36.

VENDREDI : Ensoleillé. Vents devenant d'ouest à 20 km/h. Maximum moins 20. Refroidissement éolien élevé de moins 32.

SAMEDI : Ensoleillé. Minimum moins 24. Maximum moins 17.

DIMANCHE : Alternance de soleil et de nuages. 60 pour cent de probabilité d'averses de neige. Minimum moins 19. Maximum moins 10.

LUNDI : Neige passagère. Minimum moins 9. Maximum moins 5.

Lecture (matière à examen)

Lire les pages 1-8 à 1-20 du document « Sujet 1 »

PAUSE DE 20 MINUTES!