Météorologie

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Mise en page SRPM Guy

Comprendre les phénomènes météorologiques,et leur observation.

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Sommaire Notions de Météorologie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2Formation de l ’Atmosphère de la Terre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3Les Régions Atmosphériques.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3La Pression Atmosphérique.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4Mesure de la Pression Atmosphérique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5Pression Atmosphérique & Altitude. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6Variation de la horizontale de la pression atmosphérique. . . . . . . . . .6Les Isobares.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7Dépression et Anticyclone.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8Le Vent.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9Les Vents Locaux.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10La Mesure de la Vitesse du Vent. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11La Mesure de la Direction du Vent.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Le Vent: Développement d’une Dépression.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13La Formation des Nuages. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14Effet d’un Ciel Nuageux.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Les Nuages, étage supérieur et moyen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Les Nuages, étage inférieur et à extension verticale . . . . . . . . . . . . . . . . 17La précipitation : terminologie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18La précipitation: processus de Bergeron.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19La précipitation: Bruine & Grésil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20La précipitation: Pluie & pluie verglaçante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21Les Orages, leur formation, les éclairs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22Les Orages, le tonnerre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23La prévision météo: types de prévisions.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24Lire une carte météo.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25Les symboles du temps:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26Les symboles du temps: les vents. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27

Sommaire Notions de Météorologie

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La formation de l’atmosphère de la terre

À mesure que la Terre se refroidissait, d'énormes quantités de méthane, d'ammoniac, de vapeur d'eau et de gaz carbonique furent expulsésdu centre de la Terre vers l'extérieur. Cela constitua la première atmosphère de la Terre. Cette atmosphère, agissant comme une serre,permit de réduire la perte de chaleur de la Terre vers l'espace et notre planète demeura ainsi assez chaude pour que puisse naître la vie.Sa température se situait probablement entre 15 et 30 oC.

Ensuite, il y a environ 4,5 milliards d'années, la vapeur d'eau s'est condensée pour former les océans. Le gaz carbonique se combina à desminéraux et fut absorbé par les océans, et il fut utilisé par les premiers êtres vivants. L'azote est resté dans l'atmosphère parce que cetélément réagit peu avec les autres. Il y a 3 milliards d'années, l'atmosphère contenait encore peu d'oxygène. Des réactions chimiquescompliquées entre le méthane, l'ammoniac, l'eau et le rayonnement solaire donnèrent naissance à une couche d'ozone. Celle-ci joue un rôleimportant dans l'évolution de la vie sur Terre, car elle empêche une grande partie des rayons solaires ultraviolets, qui sont nuisibles à la vie,de se rendre jusqu'au sol.

Les premières plantes apparurent il y a 2 milliards d'années et transformèrent une grande partie du gaz carbonique en oxygène. Ceprocessus se poursuit toujours et l'atmosphère d'aujourd'hui contient environ 78 % d'azote et 21 % d'oxygène.

L'atmosphère actuelle est faite d'un mélange de gaz et de particules qui entourent notre planète. L'atmosphère est si mince qu'on peut sereprésenter son épaisseur relativement à la Terre comme la pelure d'une pomme relativement à l'ensemble du fruit. C'est la force d'attractionde la Terre qui retient l'atmosphère autour du globe.

Formation de l’Atmosphère de la TerreLes Régions Atmosphériques

Les Régions Atmosphériques

La terre est entourée d'une mince couche gazeuse : l'atmos-phère. L'atmosphère joue le rôle de bouclier protecteur pourtoutes les espèces vivantes qui habitent à la surface du globe.En outre, elle les isole de l'espace glacé et menaçant et lesprotège des rayons ultraviolets. L'atmosphère peut être divi-sée en quatre régions principales : la troposphère, la stratos-phère, la mésosphère et la thermosphère. Ce sont lesvariations verticales de la température de l'air qui définissentla division de l'atmosphère en quatre grandes régions.

La couche la plus haute est la THERMOSPHÈRE. Dans cettecouche, la température augmente avec l'altitude et peut attein-dre environ 100 degrés Celsius. La thermosphère atteint desmilliers de kilomètres d'altitude et disparaît graduellementdans l'espace. La thermosphère est la région où près despôles se forment les aurores boréales et australes

La partie inférieure de la thermosphère est appelée l'ionos-phère. L'ionosphère réfléchit les ondes courtes (ondes radio). Ces ondes, émises par un émetteur, rebondissent sur l'ionosphère et sontrenvoyées vers la Terre. Si elles sont retournées avec un certain angle, elles peuvent faire presque le tour du globe. L'ionosphère permetdonc de communiquer avec des régions très éloignées.

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La Pression Atmosphérique

La Pression Atmosphérique

La pression atmosphérique est l'une des variables météorologiques qui déterminent les conditions météorologiques. Pour prévoir le temps, il estdonc nécessaire d'en connaître la variation géographique et temporelle.

Qu'est-ce qu'on entend par pression atmosphérique?

On compare souvent l'atmosphère à une énorme piscine au fond de laquelle on vit. En effet, l'air est unfluide gazeux tandis que l'eau est une fluide liquide. Dans les deux cas, que ce soit dans l'atmosphère oudans la piscine, le fluide exerce une force sur toutes les faces des choses et des êtres vivants. On dit quela pression atmosphérique est égale au poids de l'air à la surface de la Terre.

La pression est une force qui agit sur une unité de surface (1 mètre par 1 mètre). La pression atmosphéri-que est donc la force exercée par l'atmosphère sur une unité de surface de la Terre. À un endroit précis, laforce de pression est égale à la force exercée par une colonne d'air, de surface unitaire, partant du sol etallant jusqu'au sommet de l'atmosphère.

Mais quelle est la valeur de cette pression exercée sur nous?

L'air exerce une pression sur la surface de la Terre. Au niveau de la mer, le corpshumain supporte une pression qui correspond à 1 kilogramme par centimètre carré.

Cela veut dire que l'être humain moyen supporte environ une tonne d'air. On ne sent pas cette pression parce que notrepression interne pousse vers l'extérieur pour équilibrer cette pression de l'air.

Plus de détails

Regardons cela de plus près : la pression est la force appliquée sur une surface par les molécules qui la frappent. Elle est associée à la vitessedes molécules qui frappent une surface et au nombre de molécules. Cela veut dire que, plus il y a de molécules qui frappent une surface et plusleur vitesse est grande, plus la force exercée sur la surface est grande aussi.

La pression exercée sur la surface A est plus faible que la pression exercée sur la surfaceB.

Pour mieux vous convaincre que l'atmosphère exerce une pression sur nous, et sur la surfacede la Terre, faites l'expérience suivante :

Expérience simpledémontrant l'existence de la pression atmosphérique :Prenez un carton de 8 1/2 par 11 pouces, mettez-le à plat sur une table et ramenez les côtés vers le centrecomme pour faire un pont.Dans la figure de droite, on voit qu'il y a équilibre des forces de pression.

En soufflant sous le pont, vous créez un vide partiel (dépression) et le pont s'écrase sous lapression de l'air.Ici, l'équilibre des forces est rompu.

La pression atmosphérique au-dessus du pont n'a pas changé, ce n'est que la différence depression qui a provoqué l'écrasement du pont.

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Mesure de la Pression Atmosphérique

Mesure de la pression atmosphérique

L'unité de mesure de la pressionL'unité de mesure de la pression est le pascal, et cela en hommage à Pascal, grand savant du XVIIe siècle.

1 pascal = 1 N/m2 où N, le Newton, est l'unité de mesure de la force. On voit que le pascal représente bien une force par unité de surface,c'est-à-dire, une pression.Au XVIIe siècle, Galilée, Torricelli et Pascal mettent en évidence la pesanteur de l’air. Et en 1647 naît le premier instrument de mesure de lapression atmosphérique. L’Académie des sciences le baptise le baromètre. Le pascal est une petite unité. En météorologie, on utilise plutôt un multiple du pascal, l'hectopascal (hPa), pour les mesures de la pressionatmosphérique. 1 hPa = 100 pascals.

Anciennement, on utilisait le millibar comme unité de mesure pour la pression. 1 millibar (mb) = 1 hectopascal (hPa)La pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer est d'environ 1013 hPa (1013 mb) ou encore 101,3 kPa.

Les instruments de mesure de la pression atmosphériqueLes deux instruments de mesure de la pression atmosphérique sont :BAROMÈTRE À MERCURE

À quoi sert-il? Cet instrument permet de déterminer la pression atmosphérique.Comment est-il fait? Le baromètre est composé d'un tube de verre contenant du mercure et dont l'extrémité ouverte (en bas) reposedans un bassin rempli de mercure. Une échelle graduée permettant de lire la pression se trouve sur le tube de verre.Comment fonctionne-t-il?Le principe physique du fonctionnement du baromètre est l'équilibre des forces. La colonne de mercure contenue dans le tube cherche àdescendre sous l'effet de son poids. Cependant, l'air environnant pousse sur le mercure dans le bassin. La colonne de mercure cesse debouger lorsque ces deux forces de poussée sont égales. Lorsque la pression de l'air environnant augmente, elle pousse sur le mercuredans le bassin et fait remonter une certaine quantité de mercure dans le tube de verre. De façon contraire, une baisse du mercure dansle tube sera causée par une diminution de la pression atmosphérique. En observant la hauteur de la colonne de mercure dans le tube,nous disposons donc d'une mesure de la pression de l'air. Unités de mesure Hectopascals (hPa) ou millimètres de mercure (mmHg).760 mm Hg = 1013 mb = 1013 hPa

Informations supplémentairesC'est en 1644 que l'Italien Torricelli a l'idée de remplir un tube de verre de mercure, de le boucher avec un doigt et de le retourner dansun bassin rempli de mercure.Et alors? Et alors, Torricelli observe que le mercure ne s'écoule pas dans le bassin, et qu'il en reste toujours environ 76 cm dans le tube,et ce, quelle que soit la hauteur du tube. Il en déduit alors que c'est l'air qui fait pression sur le bassin et empêche le tube de se vider.C'est-à-dire que la pression de l'air contrebalance le poids du mercure. Voilà comment Torricelli inventa le baromètre à mercure. Torricelliétait l'élève de Galilée. On peut ajouter à ce baromètre un système mécanique ou électronique d'enregistrement automatique des

données : le barographe.Les pressions les plus fortes sont enregistrées par temps froid. Le record appartient à la Sibérie où on a noté une pression de 1083,8 hPa le31 décembre 1968.BAROMÈTRE ANÉROÏDE À quoi sert-il? Cet instrument permet de déterminer la pression atmosphérique.

Comment est-il fait? Cet instrument est composé d'une capsule métallique sous vide et d'une aiguille pourindiquer la pression.Comment fonctionne-t-il? Le principe de fonctionnement de ce baromètre est simple : une boîte métallique,dans laquelle on a fait un vide partiel (abscence d'air), s'écrase ou se détend selon les changements depression atmosphérique. Les mouvements de la boîte sont amplifiés par un système de leviers relié à uneaiguille qui tourne autour d'un point central. C'est ce genre de baromètre que l'on utilise dans nos maisons.Unités de mesure La mesure se fait en hectopascals (hPa) ou en millibars (mb). L'échelle de graduation peutégalement afficher la pression en millimètres de mercure (mmHg).Informations supplémentaires Le baromètre anéroïde fut inventé vers 1843 par Lucien Vidie.. La deuxièmeaiguille du baromètre anéroïde (que l'on déplace soi-même à l'aide d'un bouton) sert à conserver en mémoirela valeur de la pression. En effet, ce sont les variations de pression (augmentation ou diminution) qui nous

renseignent sur les conditions météorologiques futures (aujourd'hui ou demain) et non pas la valeur de la pression elle-même. En général, unediminution brusque de la pression annonce du mauvais temps (arrivée d'une dépression) et une hausse de pression signifie l'arrivée du beautemps (d'un anticyclone). Une forme appropriée de ce baromètre est fréquemment utilisée comme altimètre dans les avions; cet instrumentmesure l'altitude, car la pression atmosphérique dépend de l'altitude.On peut ajouter à ce baromètre un système mécanique ou électronique d'enregistrement automatique des données : le barographe.

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Pression Atmosphérique & AltitudeVariation de la horizontale de la pression atmosphérique

Pression Atmosphérique et Altitude

Selon vous, à quel endroit, sur la figure, la pression atmosphérique sera-t-elle la plus forte?

Sur Marie, au sommet de la montagne ou sur François aupied de la montagne?Réponse:La pression atmosphérique est le poids de l'air qui se trouveau-dessus d'une surface. Marie est à une altitude plus élevéeque François. Il y a donc moins d'air au-dessus de Marie, surla montagne, qu'au-dessus de François. Au pied de la mon-tagne, on ressent le poids de l'air qui se trouve au-dessus dela montagne plus le poids de l'air qui se trouve entre lesommet et le pied de la montagne. Pensez à la piscine... Aufond de la piscine, la pression de l'eau qui s'exerce sur vous

est plus grande. La pression atmosphérique est donc plus forte sur François, au pied de la montagne

La pression atmosphérique diminue avec l'altitude. Plus on s'élève dans l'atmosphère, moins il y a d'air au-dessus et donc moins le poids estgrand. Il y a moins d'air au-dessus du niveau de 12 km qu'au-dessus du niveau de 5 km. La pression est donc plus grande au niveau de 5 km

qu'à 12 km.

Sur la figure, quatre niveaux de pression ont été identifiés. Un niveaude pression est une surface sur laquelle la pression est la mêmepartout. Par exemple, au niveau de pression 500 hPa, la pression serade 500 hPa partout dans l'atmosphère. D'après la figure, on peut voirqu'à 5 km d'altitude, la pression est deux fois moins élevée qu'à lasurface. C'est pourquoi les alpinistes emportent des bombonnes d'oxy-gène lorsqu'ils doivent gravir des montagnes aux sommets très élevés.

Vous savez maintenant que la pression atmosphérique est le poids de l’airqui se trouve au-dessus de nous.

Cette pression varie à la surface de la Terre, elle n’est pas la même partout.À certains endroits, la colonne d'atmosphère contient plus d'air et à d'autresendroits elle en contient moins.

S'il y a moins d'air dans la colonne, la pression au sol est plus faible. S'il y a plus d'air dans la colonne, la pression au sol est plus forte.

Variation horizontale dela pression atmosphérique

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Les Isobares

Les Isobares et les cartes de pression atmosphérique

Sur une carte météorologique, la pression est représentéepar les isobares. Les isobares sont des lignes qui relient lespoints de même pression atmosphérique à un instant don-né. Ces lignes sont dessinées à partir des données d'obser-vations météorologiques fournies par les stations de mesure.

La valeur des isobares est exprimée en hectopascals (hPa)(1 hectopascal = 1 millibar). Plus les isobares sont distan-cées, plus le vent est faible. Quand elles sont rapprochées,le vent est fort.

Les deux lignes tracées sur la figure de droite représentent des isoba-res. Pour n'importe quel point situé le long de l'isobare du haut, lavaleur de la pression est de 996 hPa (ou mb). Pour chaque point situésur l'isobare du bas, la valeur de la pression est de 1000 hPa (ou mb).

N'importe quel point situé entre les deux isobares a une valeur compri-se entre 1000 hPa et 996 hPa. Au-dessus de l'isobare de 996 hPa, lesvaleurs de pression sont plus faibles, et au-dessous de l'isobare de1000 hPa, les valeurs sont plus grandes. Les isobares sont tracées àtous les 4 hPa.

Avec une carte d'isobares, comme celle qui se trouve ci-dontre il est facilede visualiser les zones de basse pression et les zones de haute pression.De plus, la géographie de la région étudiée apparaît toujours sous lesisobares.

Les étiquettes qu'on voit sur les isobares indiquent la valeur de la pres-sion, en hPa, de chacune des isobares. Sur une carte d'isobares (carte depression), le centre de basse pression (pression faible) est identifié par lalettre B et le centre de haute pression (pression élevée) est identifié par lalettre H. Sur la carte à gauche, la pression au centre de la basse pressionest de 991 hPa et la pression au centre de la haute pression est de 1037hPa.

On peut comparer une carte de pression à une carte topographique surlaquelle chacune des lignes de niveau indique la hauteur du sol par rapport au niveau de la mer. Dans le cas de la carte de pression de surface,les isobares remplacent les lignes de niveau et indiquent, pour chaque point du sol, la valeur de la pression à cet endroit.

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Dépression et Anticyclone

Dépressions et anticyclones

Vous avez sans doute déjà entendu parler des dépressionset des anticyclones.

Une dépression est une région où la pression est plus faibleque dans les zones avoisinantes et autour de laquelle le ventcircule dans le sens antihoraire (sens inverse des aiguillesd'une montre) dans l'hémisphère Nord et dans le sens horaire(sens des aiguille d'une montre) dans l'hémisphère Sud.

Un anticyclone, ou zone de haute pression, est une région oùla pression est plus forte que dans les zones avoisinantes. Levent y circule en tournant dans le sens horaire (sens desaiguilles d'une montre) dans l'hémisphère Nord et dans lesens antihoraire (sens inverse des aiguilles d'une montre)dans l'hémisphère Sud.

Les dépressions et anticyclones se succèdent sur la Terre et sont à la base des mouvements de l'atmosphère.

Dépression = zone de basse pression

Anticyclone = zone de haute pression

Un centre de haute pression est l'endroit de l'anticyclone où lapression mesurée est la plus élevée (forte) comparativement à sonenvironnement. Quand on s'éloigne d'un centre de haute pression,la pression diminue dans toutes les directions. Le centre de hautepression correspond au centre de l'anticyclone et est indiqué par lalettre H (habituellement en bleu) sur les cartes météorologiques.

Autour d'un centre de haute pression, le vent circule dans le sensdes aiguilles d'une montre dans l'hémisphère Nord et dans le sensinverse dans l'hémisphère Sud.

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Le Vent

Origine du Vent

Le vent est un déplacement horizontal d'air produit par la force du gradient de pression.Lorsqu'il existe une différence de pression entre deux points, l'air circule de l'endroit où la pression est la plus élevée vers l'endroit où elle est la

moins élevée. Dans le langage des météorologues, on dit que l'air sedéplace de la haute pression vers la basse pression.

Dans l'atmosphère, la force de pression atmosphérique pousse l'airde l'endroit où la pression au sol est la plus forte vers l'endroit où elleest la plus faible.

Il se produit donc un déplacement de l'air à partir des zones de hautepression (H) vers les zones de basse pression (B).

Tous les vents sont le résultat d'une différence de pression. Mais lescauses des variations de pression peuvent être diverses.force de pression

Sur la figure de droite, il existe une différence de pression entre les isobares A et B. La pressionétant plus forte du côté de l'isobare B (1000 hPa) que du côté de l'isobare A (996 hPa), il se déve-loppe une force nette qui pousse l'air de B vers A. On appelle cette force la « force du gradient depression ». Un observateur situé au point X (au milieu) sentira un vent qui va de la haute pressionvers la basse pression, c'est-à-dire de B vers A.

Pour mieux comprendre, imaginez-vous dans un autobus où il y a plein de gens à l'avant et per-sonne à l'arrière. Si on compare les gens aux molécules d'air, on dira que la pression à l'avant estplus forte qu'à l'arrière. Naturellement, vous sentirez la pression des gens de devant qui poussentpour aller à l'arrière.

Le vent circule du système de haute pression vers le systèmede basse pression, c'est-à-dire de l'anticyclone vers la dépres-sion.

Les variations de pression proviennent du réchauffement inégal de la sur-face terrestre.L'air qui se réchauffe prend de l'expansion alors que l'air qui se refroidit secontracte. Comme l'air se contracte sur les côtés, le niveau de pression500 hPa (et tous les autres) descend par rapport au centre où le niveau500 hPa s'élève car l'air prend de l'expansion à cet endroit.

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Les Vents Locaux

Brises de Mer et de Terre

Certains types de vents peuvent être produits par des caractéristiques géographiques locales. Ces types de vents agissent sur de petites éten-dues et sont le résultat de la géographie particulière à une région; on les nomme alors vents locaux.

Les brises de terre et de mer sont des vents locaux qui se produisent sur les zones côtières. Elles sont engendrées par la différence de tempé-rature entre la surface de la terre et la surface de la mer.

Le sol, du sable par exemple, a une capacité calorifique beaucoup plus faible que la mer. En plus, la surface de l'eau n'est pas immobile, il y aun transport d'eau chaude vers les profondeurs, par brassage. C'est-à-dire que le sol se réchauffe beaucoup plus vite que la mer, car cette der-nière peut absorber beaucoup d'énergie solaire avant de se réchauffer.

La brise de mer

Pendant une journée ensoleillée, le sable se réchauffe plus que la mer. Le sablechauffe donc l'air qui se trouve au-dessus et l'air chaud prend de l'expansion à la ver-ticale. Les niveaux de pression au-dessus du sable vont donc s'élever (voir les effetsde la température sur les niveaux de pression) pendant qu'au-dessus de la mer ilsvont garder leur altitude.

Une force due à la différen-ce de pression apparaîtraen altitude. Sur le schémaci-contre, on observe qu'en

altitude cette force poussera l'air de la pression plus élevée, soit 350 hPa, vers lapression plus faible, soit 150 hPa. En altitude, il y a donc un déplacement d'air de lazone au-dessus de la plage vers la zone au-dessus de la mer. Cela aura pour consé-quence une "accumulation" d'air au-dessus de la mer et une "perte" d'air au-dessusde la plage (donc une diminution de la pression au sol). De la même façon, au niveaude la surface, la différence de pression produira une force poussant l'air de la mervers la plage. L'air "perdu" près de la surface de la mer est remplacé par l'air "accu-mulé" en altitude, au-dessus de la mer. Il se crée alors un mouvement d'air descendant au-dessus de la mer.Au niveau de la plage, l'air près du sol monte remplacer l'air "perdu" en altitude. Il se crée alors un mouvement d'air ascendant au-dessus de laplage. Finalement, cela produit la brise de mer, un vent qui se dirige de la mer vers la terre en proximité du sol et de la terre vers la mer en alti-tude.

La brise de terre

Le soir venu, le sable se refroidit très rapidement. Par contre, la mer qui a accumu-lé beaucoup d'énergie perd lentement de la chaleur durant la nuit. La surface de lamer devient donc légèrement plus chaude que la plage. Les niveaux de pressionau-dessus de la plage descendent, car l'air se contracte en se refroidissant. Sui-vant le même mécanisme, une circulation inverse à celle de la brise de mer, maisplus faible, s'installe : c'estla brise de terre. .

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La Mesure de la Vitesse du Vent

Mesure de la vitesse du vent

On décrit un vent par sa vitesse et sa direction.Unités de mesure de la vitesse du ventLa vitesse du vent peut être exprimée par différentes unités:� Mètre par seconde (m/s)� Kilomètre par heure (km/h)� Noeud (Kt)Parce que le noeud a été longtemps utilisé en marine et puis en aviation, il est utilisé aussi enmétéorologie. Il vaut un mille marin (1 852 m) par heure, soit 0,514 m/s.Instrument de mesure de la vitesse du ventL'instrument qui sert à mesurer la vitesse du vent est nommé « anémomètre »La plupart des anénomètres modernes comprennent un système électronique interne qui calculele nombre de tours que font les coupelles pendant un temps précis. La vitesse du vent, convertiepar l'ordinateur interne, apparaît alors sur l'écran. Plus le vent est fort, plus les coupelles tour-nent rapidement. On peut calculer la vitesse du vent de façon mécanique, c'est-à-dire sans avoir recours à un circuit électronique.Il existe des modalités d'évaluer la vitesse du vent sans la mesurer vraiment. On utilise pour cela des échelles.

Une des échelles les plus souvent utilisées est celle de Beaufort , qui permet d’estimer la vitesse du vent selon ses effets sur l’environnement.

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La Mesure de la Direction du Vent

Mesure de la direction du vent

La direction du vent est toujours donnée par la direction d'origine. Onparlera par exemple d'un vent du nord lorsque le vent souffle du nordvers le sud.

Déterminer la direction du ventL'instrument qui sert à déterminer la direction du vent est nommé « girouette »C'est un pointeur (généralement une flèche) qui tourne selon la direction du vent. Il est importantde noter que la pointe de la flèche montre la direction d'où provient le vent. Souvent, les quatrepoints cardinaux sont indiqués par les lettres N, S, E et O et nous servent de repère.

Lorsque le vent change de direction, il pousse sur la grosse partie de la flèche (l'arrière) jusqu'à cequ'elle soit alignée avec le vent (parallèle au vent). Cela a pour conséquence de faire pointer la flè-che dans la direction d'où provient le vent. On se réfère alors aux quatre principaux points cardi-naux pour juger de la direction d'où vient le vent. On place habituellement la girouette à 10 m dusol.

La girouette a souvent la forme d'une silhouette découpée (coq, lion, etc.). Autrefois, cette forme représentait fréquemment le métier des habi-tants de la maison. Sur les clochers des églises on trouve souvent la silhouette d'un coq, car le coq symbolise depuis toujours la vigilance del'Église envers le peuple.C'est au Moyen Âge (environ de l'an 500 à 1500) que l'usage de la girouette se répandit en Europe, mais il en existait depuis au moins 4000 ans: c'est l'un des instruments météorologiques les plus anciens!

Lire la vitesse et la direction du vent sur une carteSur une carte météorologique, les météorologues utilisent un symbole pour représenter à la fois la vitesse et la direction du vent.

Ce symbole est la barbule.

La tête de la barbule pointe dans la direction d'où vient le vent. Sur l'image, le vent souffle donc de l'ouest vers l'est. C'est un vent d'ouest.

La vitesse du vent est donnée par le nombre de barres et / ou de drapeaux attachés à la barbule :1 drapeau = 50 noeuds1 longue barre = 10 noeuds1 petite barre = 5 noeuds

Pour trouver la vitesse du vent, il suffit donc d'additionner la valeur de toutes les barres et des drapeaux attachés à la barbule.

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Le Vent: Développement d’une Dépression

Convergence et divergence des vents – développement d’une dépression au sol

Dans plusieurs cas, une basse pression est formée au sol lorsqu'un volume limitéd'air est réchauffé en altitude (ex.: par l'apport d'air chaud provenant du sud).

Ce volume d'air réchauffé prendra de l'expansion, car l'air chaud est moins denseque l'air froid. Il occupera donc une plus grande épaisseur. Cela aura pour consé-quence de déformer les isobares comme l'illustre la figure ci-dessous. Une séried'évènements se produira à la suite de cette déformation :

L'isobare de 500hPa est déplacée vers le haut au-dessus de lazone réchauffée.Il se développera alors des forces dues à ladifférence de pression, qui pousseront l'air de lahaute pression vers la basse pression en altitu-de.Observez bien les deux flèches qui pointentvers l'extérieur en altitude. Ces flèches repré-sentent la force due à la différence de pression.Ces forces produiront des vents de la colonne

d'air vers l'extérieur. On appelle ce phénomène « la divergence » des vents, car les vents "s'éloignent" l'un del'autre.La divergence du vent en altitude a pour effet de retirer de l'air de la colonne d'air. S'il y a moins d'air dans lacolonne, cela veut dire que le poids de l'air au-dessus du sol sera moins élevé et donc que la pression atmos-phérique au niveau du sol va diminuer.Les isobares seront déplacées vers le bas près du sol. Sur la figure, remarquez que les isobares de 800 hPa et de 1000 hPa sont déplacéesvers le bas sous la zone de réchauffement.De plus, sous la zone de réchauffement, la pression au sol est d'environ 800 hPa, tandis que, de chaque côté, elle est de 1000 hPa. Il se déve-loppera alors des forces dues à la différence de pression qui pousseront l'air vers le milieu. On nomme ce phénomène la « convergence des

vents » parce que les vents convergent vers un même point. Puisque l'air ne peutpas entrer dans le sol, il doit obligatoirement monter vers les couches supérieuresde l'atmosphère.En résuméLes zones de convergence en altitude produisent des zones de hautes pressionsau sol (H). Inversement, les zones de divergence en altitude produisent des zonesde basses pressions en surface (B). La divergence qui se produit en altitude a poureffet de retirer de l'air dans la colonne. Puisqu'il y a moins d'air dans la colonne, lapression au sol commence à baisser. Un creux se développe alors au sol et en-gendre ainsi un mouvement de convergence à la surface sous la zone de diver-gence en altitude. Les vents qui convergent à la surface n'ont alors d'autre choixque de monter. Les vents horizontaux se mettent alors à être déviés vers la droiteà la suite de l'action de la force de Coriolis, formant ainsi une dépression. Dansune dépression, les vents tournent dans le sens cyclonique, c'est-à-dire dans lesens inverse des aiguilles d'une montre. On appelle ce mouvement de rotation desvents dans le sens cyclonique un « cyclone ».Lorsque nous avons une dépressionà la surface, il y a convergence des vents vers le centre de la dépression. Celaproduit un mouvement d'air vers le haut puisque l'air ne peut entrer dans le sol.L'air en montant se refroidit et éventuellement la vapeur d'eau qu'il contient va secondenser et donner lieu à la formation de nuages, de précipitations et peut-êtred'orages. C'est pourquoi le mauvais temps est toujours associé aux dépressions.

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La Formation des Nuages

La formation des nuages

Les nuages sont l'expression la plus importante des phénomènes qui se produisentdans la troposphère. Puisqu'ils sont visibles, les nuages nous donnent rapidement unebonne idée du temps qu'il fait; nuage d'orage ou inoffensif cumulus?

La sursaturation est le principe à la base de la formation des nuages.Mais comment les nuages se forment-ils?

Vous savez déjà qu'il ya de l'eau à l'état ga-zeux dans l'atmosphère: la vapeur d'eau. Lavapeur d'eau dans l'air est invisible, mais elle peut devenir visible lorsqu'elle re-tourne à l'état liquide (eau) ou solide (glace).

L'air peut contenir un maximum de vapeur d'eau, maximum qui dépend de satempérature. Lorsque ce maximum est dépassé, on dit que l'air est sursaturé etle surplus de vapeur se condense sur les noyaux de condensation ou sur touteautre surface.

Les nuages se forment lorsque de l'air qui contient de la vapeur d'eau est soule-vé en altitude. La parcelle d'air qui part du sol contient une certaine quantité de

vapeur d'eau qui ne change pas durant son ascension.

En se soulevant, l'air prend de l'expansion (car la pression atmosphérique diminue en montant), sa température diminue et son humidité relativeaugmente. À une certaine altitude, l'humidité relative est suffisamment élevée pour que la parcelle d'air devienne sursaturée et une partie de lavapeur d'eau se condense sur les noyaux de condensation (ou congélation). À partir de ce moment, des gouttelettes ou des cristaux commen-cent à se former. Et voilà comment naît et apparaît un nuage.

Les noyaux de condensation et de congélation

L'air clair (absence de nuages) contient toujours des particules microscopiques invisibles à l'oeil nu. On les appelle « noyaux de condensation oude congélation ». Ce sont de fines particules sur lesquelles s'opère la condensation et éventuellement la condensation solide de la vapeur d'eau.

Les noyaux de condensation sont constitués de particules provenant des éruptions volcaniques, de poussières arrachées au sol, de poussièresde combustion, de pollens, etc. Les molécules de vapeur d'eau contenues dans l'air vont se condenser en eau liquide au contact des noyaux decondensation ou encore se solidifier au contact des noyaux de congélation si la température est inférieure à 0 °C. L'eau liquide condensée sur

les particules microscopiques va par la suite s'évaporeret retourner dans l'air sous forme de vapeur d'eau. Tantque le nombre de molécules de vapeur d'eau qui se con-densent est égale au nombre de molécules qui s'évapo-rent d'une particule, il ne peut y avoir formation degouttelette d'eau. Cependant, lorsque la température del'air est suffisament basse, le nombre de molécules quise condensent devient plus grand que le nombre de mo-lécules qui s'évaporent. À partir de ce moment, on dit quel'air est sursaturé de vapeur d'eau et il y a formationd'une gouttelette d'eau. Les nuages sont formés de plu-sieurs millions de ces gouttelettes.

Les surfaces planes, telle une vitre de voiture, serventégalement de noyaux de condensation et de congélation.

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Effet d’un Ciel Nuageux

Ciel nuageux: le jour

Durant le jour, la surface de la Terre est réchauffée par le Soleil. Si le ciel est clair, pres-que tous les rayons du Soleil atteignent le sol. Le sol se réchauffe et réchauffe à sontour l'air qui est au-dessus. C'est de cette façon que se réchauffe l'air autour de vous.

Par contre, si le ciel est nuageux, une partie des rayons du Soleil est réfléchie par lesnuages (par les gouttelettes d'eau et cristaux de glace) vers l'espace. Il y aura donc

moins de rayons solairesqui se rendront au solpour le réchauffer. End'autres mots, le sol vamoins se réchauffer s'il ya des nuages que s'il n'yen a pas. La températurede l'air environnant seraplus faible (il fera moins chaud).

Si on annonce un ciel nuageux pour le jour, cela veut dire que la température del'air seraplus élevée que la température qu'on aurait si le ciel était clair.plus faible que la température qu'on aurait si le ciel était clair.

Durant la nuit, un ciel nuageux provoque l'effet inverse sur la température de l'air. Si leciel est clair, les rayons émis par la surface de la Terre s'échappent vers l'espace et lesol se refroidit rapidement.

Si le ciel est nuageux, une partie des rayons émis par la surface de la Terre est absor-bée par les nuages. Les nuages vont émettre à leur tour de l'énergie vers l'espace etvers la Terre sous forme de rayonnement. Le sol absorbe les rayons émis par les

nuages et se réchauffe unpeu. Par la suite, le sol réchauffe l'air qui est au-dessus.

Donc, si la nuit est nuageuse, la température de l'air se refroidit moins rapidementque si la nuit était claire. Cela veut dire qu'il fera plus chaud cette nuit-là.

Ciel nuageux: la nuit

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Les Nuages, étage supérieur et moyen

Nuages de l’étage supérieur : les CIRRUS

Hauteur moyenne de la base au-dessus du sol : 6 000 - 13 000 mètres. Composition : cristaux deglace. Typiquement : minces et blancs.Traînées filamenteuses de délicats nuages blancs formés de cristaux de glace et qui ressortentsur le bleu du ciel. Ils peuvent avoir de nombreuses formes : celles de flocons isolés, de pana-ches en forme de plumes ou de traînées de cristaux de glace en chute dans la direction desvents. Cette dernière forme est souvent appelée « cirrus en queue de cheval ». Le cirrus est unnuage générateur de précipitations, mais celles-ci s'évaporent avant d'atteindre le sol.

Mince voile blanchâtre d'aspect fibreux ou lissecouvrant entièrement ou partiellement le ciel et à travers lequel on peut distinctement aperce-voir les contours de la lune ou du soleil sauf lorsqu'ils sont bas à l'horizon. Ces nuages favori-sent la formation de halos.

Hauteur moyenne de la base au-dessus du sol : 2000 - 6000 mètres.Composition : cristaux de glace ou gouttelettes d'eau. Ces dernières sont surfondues, c'est-à-dire qu'elles peuvent être à l'état liquide même à des températures inférieures au point de con-gélation.AltostratusCouche de nuages sombres (gris ou bleutés) qui couvrent généralement tout le ciel. On peutdifficilement distinguer la lune ou le soleil à travers eux. Des altostratus minces donnent sou-vent au ciel un aspect de verre dépoli. Les altostratus se développent sous l'effet d'un mouve-ment d'ascendance au-dessus d'un front chaud.

Altocumulus:Nappe de nuages blancs ou gris de forme arrondie ou aplatie. Les altocumulus sont arrangés engroupes, en lignes ou en vagues et se déplacent dans une ou deux directions. Parfois ils sonttellement rapprochés que leurs extrémités se touchent.

Nuages de l’étage supérieur : les CIRROSTRATUS

Nuages de l’étage moyen: Altostratus et Altocumulus

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Les Nuages, étage inférieur et à extension verticale

Nuages de l’étage inférieur: les Stratus

Voile nuageux ressemblant au brouillard mais ne touchant pas le sol. La surface inférieure dece type de nuage ne présente aucun détail repérable. Lorsqu'il se désintègre sous l'action duvent au-dessus de terrains accidentés, il est appelé « stratus fractus ». De la bruine tombesouvent du stratus. La surface supérieure peut avoir un aspect presque plat et ondulé.Le brouillard est un stratus près du sol ou touchant le sol

Nappe formée de masses arrondies qui peuventprésenter des ombres fortes. La base des stratocumulus est bien nette et assez plate, tandisqu'en surface ces nuages ont un aspect échevelé. La nappe nuageuse, souvent mince (épaisseurmaximale de 0,3 km), laisse entrevoir le ciel bleu. Suivant la luminosité et l'épaisseur de la couchenuageuse, le stratocumulus peut varier du blanc au gris foncé.

Une nappe basse de couleur gris foncé aux bordures échevelées, habituellement presque uni-forme et peu éclairée. En latin, nimbus signifie pluie ou averse. Lorsque ce nuage donne desprécipitations, celles-ci tombent sous forme de pluie ou de neige continue. L'épaisseur du nim-bostratus peut atteindre plus de 4 500 mètres.

Les Cumulus:Hauteur moyenne de la base au-dessus du sol : 450 mètres et plus.Composition : en dessous du niveau de congélation, gouttelettes d'eau ; au-dessus du niveaude congélation, cristaux de glace ou même gouttelettes d'eau à des températures inférieuresau point de congélation.Nuages denses à extension verticale - la base est aplatie et se forme à des hauteurs unifor-mes; le sommet est arrondi et a la forme d'un chou-fleur. Le nuage paraît blanc et luit sous lesoleil, par contre il peut paraître foncé vu d'en dessous. Les cumulus ont tendance à se formerdurant le jour et à se dissiper la nuit au-dessus de la terre, mais cette variation ne se voit pasau-dessus de la mer.

Les Cumulonimbus:Nuage dense et puissant à vaste base aplatie et à extension verticale considérable, en formede montagne ou d'énorme tour. Une partie de sa région supérieure est généralement lisse, fi-breuse ou striée et presque toujours aplatie; cette partie s'étale souvent en forme d'enclume oude vaste panache. Ce type de nuage annonce un orage ou une averse. Il contient fréquem-ment de la grêle qui peut, à l'occasion, tomber au sol. De violents courants verticaux à l'inté-rieur du nuage font que ses contours changent constamment.

Nuages de l’étage inférieur: les Stratocumulus

Nuages de l’étage inférieur : les Nimbostratus

Nuages à extension verticale: Cumulus et Cumulonimbus

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La précipitation : terminologie

Les termes employés

Le mot précipitation désigne tout ce qui provient de l'atmosphère sous forme d'eau liquide ou solide. On utilise le mot hydrométéore pour parlerde toutes les particules d'eau (gouttelettes, gouttes, neige, grêle, etc.) qu'on trouve dans l'atmosphère.On désigne souvent l'hydrométéore par le nom du phénomène de précipitation. Par exemple, on dit : «Il tombe de la grêle.» alors qu'on devraitdire : «Il tombe des grêlons lorsqu'il grêle.» Voici un petit tableau pour vous retrouver dans ce langage.

Les hydrométéores qui se forment dans les nuages sont à des températures très froides, souvent au-dessous 0 °C. C'est pour cette raison quepresque toutes les précipitations qui arrivent au sol (liquide ou solide) proviennent de la formation de cristaux de glace ou d'eau congelée. Cesprécipitations solides tombent et fondent en cours de route si la température de l'air atteint plus de 0 °C et arrivent sous forme liquide au sol (si-non elles restent sous forme solide).Étapes du développement de la précipitation solide ou liquide:� condensation (congélation) et sursaturation de l'air;� développement des hydrométéores (solides ou liquides);� chute des hydrométéores (solides ou liquides).

La condensation et la sursaturationVous savez maintenant que les gouttelettes de nuage se forment par condensation dès que le seuil de saturation de l'air en vapeur d'eau est lé-gèrement dépassé (sursaturation); cela résulte du grand nombre de noyaux de condensation présents dans l'atmosphère. Le diamètre habitueld'une gouttelette de nuage est de 0,02 millimètre, alors que celui d'une gouttelette de pluie peut atteindre 5 millimètres; c'est dire que la goutte-lette de pluie est environ 100 fois plus grosse que la gouttelette de nuage. Mais comment les petites gouttelettes de nuage deviennent-elles desgouttes de pluie. On pourrait croire que les gouttelettes de nuage vont tout simplement grossir et devenir des gouttelettes de pluie. Nous verronsque ce n'est pas exactement le cas.Le développement des hydrométéoresAu début, les gouttelettes d'eau dans le nuage sont nombreuses et elles ont à peu près la même taille. Leur croissance se fait par condensationde vapeur sur leur surface. Mais le nombre de gouttelettes est très élevé (1 million de gouttelettes par litre) et la compétition pour le partage de lavapeur d'eau disponible est féroce. Seule, la condensation de vapeur d'eau sur les gouttelettes n'est pas suffisante pour former des gouttelettesde précipitation. Cela veut dire qu'il y a d'autres processus qui vont permettre aux gouttelettes de grossir jusqu'à devenir des gouttelettes de pré-cipitation.

Comment les gouttelettes de nuage se transforment-elles en gouttes de pluie ?On connaît maintenant deux processus permettant de produire les précipitations.Il s'agit des processus de Bergeron et de coalescence.

Nom du phénomène Description du phénomène et nom de son hydrométéore Verbe associé auphénomène

Brouillard Le brouillard est constitué de fines gouttelettes d'eau en suspension formant un nuageprès du sol. Il abaisse la visibilité au-dessous de 1 km. Brouillasser

Bruine La bruine est une précipitation de fines gouttes d'eau froides qui tombent très lentement. (aucun)

BrumeLa brume est constituée de microscopiques gouttelettes d'eau en suspension près dusol (c'est un brouillard léger). Elle n'abaisse pas la visibilité au-dessous de 1 km (commele fait le brouillard).

Brumer

Givre Le givre est un dépôt de glace blanche sur les objets plus froids que 0°C. Cette glace estformée à partir de la congélation de la vapeur d'eau, du brouillard ou de la brume. Givrer

Grêle La grêle est une précipitation de masses de glace que l'on nomme grêlons. Grêler

Grésil Le grésil est une précipitation de petits globules de cristaux de neige ou de glace. Grésiller

Neige La neige est une précipitation de cristaux de glace en forme de flocons. Neiger

Pluie La pluie est une précipitation de gouttes d'eau. Pleuvoir

Rosée La rosée est l'apparition de petites gouttes d'eau sur les objets refroidis à l'extérieur. (aucun)

Verglas Le verglas est une couche de glace qui se forme lorsque des gouttes de pluie gèlentbrusquement au contact du sol. (aucun)

Formation de la précipitation:

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La précipitation: processus de Bergeron

Processus de Bergeron

Il faut d'abord savoir que les gouttelettes d'eau ne se solidifient pas à 0 °C comme on pourrait le croire. L'eau pure ne se solidifie qu'à des tem-pératures inférieures à -40 °C. On dit alors que le nuage est en surfusion. Cependant, l'eau surfondue gèle facilement en présence de noyauxde congélation. Donc, lorsque la température d'un nuage est au-dessous de 0 °C, on y retrouve des gouttelettes d'eau et des cristaux de glace.

Il se produit alors un phénomène très intéressant : des molécules d'eau quittent les gouttelettes d'eau pour aller sur les cristaux de glace. Ceux-ci grossissent rapidement, aux dépens des gouttelettes, jusqu'à ce qu'ils soient assez lourds pour tomber. Durant leur chute, ils grossiront enco-re plus par le processus de coalescence. S'ils passent à travers une couche d'air dont la température est au-dessus de 0 °C, ils pourront fondreet arriveront au sol sous forme de pluie, ou de neige mouillée.

Le processus de Bergeron:

Les molécules de vapeur d'eau s'évaporent de la gouttelette d'eau pour aller se solidifier sur lecristal de glace.

Après un certain temps, la gouttelette d'eau disparaît et le cristal est devenu plus gros.

Processus de coalescenceSi la turbulence (le brassage) dans un nuage est suffisante, les gouttelettes au sein du nuage en-treront en collision et se fondront les unes dans les autres pour former de plus grosses gouttelet-tes. Lorsque celles-ci sont assez lourdes, elles tombent et entrent encore en collision avecd'autres gouttelettes plus petites qui tombent moins vite. Finalement, elles atteindront le sol sousforme de pluie.

Ces gouttes tombent plus rapidement et grossissent par coalescence, c'est-à-dire par rencontre.Les vitesses de chute des très grosses gouttes peuvent atteindre 8 m/s. Les gouttes possèdentalors leur grosseur maximale. En tombant, elles se déforment et se brisent en gouttelettes plus

petites qui grossissent à leur tour.Chute des hydrométéoresLa dernière étape du développement des hydrométéores est leur chute vers le sol. Ce n'est qu'au moment où ils ont un poids assez élevé, queles hydrométéores tombent au sol.En tombant, ils vont capturer d'autres gouttelettes et ainsi grossir. Mais ils vont aussi se déformer à cause de la friction de l'air. Comme les gout-

tes se déforment, elles peuvent aussi se briser pour for-mer des gouttes plus petites.

L'image ci-contre nous permet de constater qu'en regar-dant la Terre de l'espace, un phénomène constant seproduit depuis très longtemps déjà et pour bien des an-nées encore! Ce phénomène est la zone de convergen-ce intertropicale où une bande de nuages est toujoursprésente en tout temps de l'année de part et d'autre del'équateur.

Il est donc naturel de penser que les précipitations sontbeaucoup plus abondantes dans ces zones tropicalesprès de l'équateur qu'aux pôles par exemple.

© Image Space Science and Engineering Center, Wis-consin, États-Unis 21 juillet 2012.

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La précipitation: Bruine & Grésil

La Bruine

La bruine est une précipitation liquide composée de très petites gouttelettes d'eau dediamètre compris entre 0,2 et 0,5 mm. La bruine tombe si lentement, qu'elle semble ensuspension dans l'air.

Les stratus bas sont les nuages qui donnent naissance à la bruine. Les mouvementsverticaux d'air à l'intérieur des stratus sont trop faibles pour permettre l'accroissementdes gouttelettes. C'est pourquoi les gouttelettes sont si petites.On retrouve la bruine presque toujours dans les régions côtières, car l'air y est très humi-

de.

Le grésil est un phénomène hivernal. Le grésil est une précipitation sous for-me de petites sphères (boules) de glace translucide de 1 à 5 mm de diamètre.La couleur de la glace montre qu'elle a été formée par la solidification (congé-lation) lente d'une gouttelette de pluie.Ce type de précipitation se forme lorsqu'une couche d'air chaud surmonte unecouche d'air froid près du sol. Les flocons de neige tombant dans la couchechaude fondent partiellement pour devenir des gouttes de pluie dont le centreest un flocon. Ces gouttes de pluie vont ensuite traverser la couche d'air froidprès du sol. La partie de neige qui reste au centre des gouttes de pluie va agircomme noyau de congélation et les gouttes de pluie gèleront sous forme depetites boules glacées avant d'atteindre le sol.

Le crépitement du grésil sur les vitres des fenêtres accompagne souvent lapluie verglaçante. En effet, la pluie verglaçante débute souvent par une préci-pitation de grésil. Le grésil se forme dans les cumulonimbus.

Les flocons de neige sont des agglomérations de cristaux de glace. Ce sont des pré-cipitations formées de cristaux de glace blancs ou transparents regroupés en formesgéométriques complexes de tailles variables. En effet, quand la température de l'air

est sous le point de congélation, les cristaux de glace, en tombant, s'accrochent à d'autres cristaux et forment des flocons de neige.Dans sa chute vers le sol, un flocon de neige peut subir de multiples transformations. Il peut se briser sous l'effet des vents ou au contactd'autres flocons, s'évaporer, fondre, se joindre à d'autres. En fait, le flocon que nous voyons est rarement celui qu'il était au départ.Plus la distance entre sa naissance et son toucher au sol est grande, plus il y a des chances que le flocon devienne gros. Il faut des milliers decristaux de glace pour avoir un seul flocon de neige. La température et l'humidité font varier la forme des flocons. En effet, les gros flocons peu-vent atteindre la taille d'un 10 sous. Ils se forment quand la température est proche du point de congélation et quand le vent est faible. Les pe-tits flocons se forment à des températures plus froide; l'air n'est pas assez humide pour qu'ils grossissent. La neige est une précipitation decristaux de glace. À son état pur, la neige est blanche. Mais elle n'est jamais à l'état pur puisqu'elle est souillée d'un peu tout ce qu'elle rencon-tre sur son chemin : du pollen, des organismes minuscules, de la poussière, des cendres, des matières chimiques. Tous ces corps étrangers,transportés par les vents, peuvent donner différentes couleurs à la neige.Nuages qui annoncent la neigeLes nuages élevés forment des cristaux en forme d'étoiles. Les nuages de moyenne altitude forment des cristaux de formes aplaties ou en

aiguilles. Finalement, les nuages de l'étage inférieur peuvent amener des cristaux de plusieursformes. Les cumulonimbus sont des nuages à extension verticale. Ils ont une texture fibreuse quiest due à la présence des cristaux de glace au sommet. Les stratus sont des nuages de l'étage inférieur. Ils masquent souvent les sommets des colli-nes. Les nimbostratus sont des nuages de l'étage inférieur. Ce sont eux qui occupent tout le ciel; en hiver, ils sont gonflés de neige. Les cirrus sont des nuages de haute altitude. Ils ont la forme de trainées fibreuses. Ce sontde délicats nuages blancs formés de cristaux de glace. Les cirrostratus et les altocumulus sont également des nuages annonceurs de neige.

Le Grésil

La neige

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La précipitation: Pluie & pluie verglaçante

La Pluie

La pluie est une précipitation qui atteint le sol sous forme de gouttelettes d'eauliquide dont le diamètre varie entre 0,2 et 10 mm (1 cm). En général, leur taille sesitue entre 3 et 6 mm. La pluie se développe souvent dans des nuages dont latempérature est inférieure à 0 °C. Donc, avant d'être sous forme liquide, les gout-telettes de pluie sont souvent des cristaux de glace ou des gouttes congelées.Ces particules congelées fondent lorsqu'elles pénètrent dans l'air plus chaudsous les nuages. C'est pourquoi elles arrivent au sol sous forme liquide.L'accumulation d'eau au sol produite par la pluie est d'environ 0,5 à 2,5 cm/h.Les nuages qui donnent naissance à la pluie sont : le nimbostratus, le cumulo-nimbus, le cumulus, le stratocumulus et l'altostratus.

La pluie verglaçante se produit en hiver, lorsqu'une couche d'air chaud s'ins-talle entre les nuages et le sol. Les flocons de neige qui tombent des nuagesont alors le temps de fondre complètement et de devenir des gouttelettes depluie avant d'arriver au sol. Ces gouttelettes de pluie froide gèlent au contactdu sol et des surfaces dont la température est inférieure à 0 °C. La pluie ver-glaçante produit alors une mince couche de glace, qu'on appelle verglas, ausol et sur les objets. Le résultat nous offre un paysage féerique mais dévasta-teur pour les plantes et les fils électriques ainsi que pour la circulation routiè-re.

Les pluies acides sont des chutes de gouttes solides ou liquides qui contien-nent des composés chimiques ayant une acidité élevée.

La grêle est un type de précipitation qui se forme dans des cu-mulonimbus particulièrement forts lorsque l'air est très humideet que les courants ascendants sont puissants. Elle prend laforme de billes de glace (grêlons) dont le diamètre peut varierde quelques millimètres à plusieurs dizaines de centimètresmais dont le diamètre habituel est entre 5 et 50 millimètres. Lesaverses de grêle durent peu de temps et ne touchent que la su-perficie limitée traversée par l'orage. Cependant, si les nuagesconvectifs sont nombreux, une succession de trajectoire de grê-le peut affecter une région et laisser plusieurs dizaines de ton-nes de glace au sol

On pourrait comparer l'intérieur d'un grêlon à un oignon. Commece dernier, le grêlon possède différentes couches, la glacetransparente alternant avec la glace opaque. Le degré de trans-parence d'un grêlon dépend de la vitesse à laquelle l'eau gèlesur le grêlon. Si la glace gèle rapidement, la couche est blan-che, car les petites bulles d'air restent emprisonnées dans la glace. Si au contraire la glace gèle lentement, les bulles d'air ont le temps des'échapper avant que la congélation ne soit terminée et cela produit de la glace translucide.

La pluie verglaçante

La grêle

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Les Orages, leur formation, les éclairs

Les Orages

Les orages sont parmi les spectacles naturels les plus impressionnant. Ce sontdes perturbations atmosphériques violentes, accompagnées d'éclairs qui déchi-rent le ciel suivis de coups de tonnerres au milieu des rafales, d'averses depluie voir de grêle.Formation d’un orageQuand dans des cumulus l'air est instable, un courant ascendant prédominedans toute la cellule et va former un cumulonimbus. Un orage va se produire.Ces phénomènes ce font dans ces nuages de 5 à 20 kilomètres de haut etd'environ 5 kilomètres de larges. Il y a des courants ascendants d'air chaud deplus 100 km/h et des courants descendants d'air froid (cellule convective). Ausommet la température est très basse comme la tropopause est au-dessous de0°C. Il y a donc une grande différence de températures entre le sommet et lebas du cumulonimbus. Quand le nuage a atteint l'altitude maximum un violentcourant descendant se forme entraînant des chutes de pluie ou de grêle à partir du sommet congelé et aplati du nuage (l'enclume). Le courant

descendant d'air froid finit par écraser le courant ascendantd'air chaud alimentant le nuage.Les orages peuvent être formés : de cellules convectives de10 km au maximum à différents stades de leur existence ap-pelés orages multicellulaires ou d’une seule cellule convectivede très grande taille (de 20 km à 50 km), de très forte intensitéet de très longue durée de vie nommé orages super-cellulai-res. Ces derniers sont formés par les fronts froids.Les EclairsDans le cumulonimbus les cristaux de glaces et les gouttelet-tes d'eau sont bousculés par l'air vertical très intense. Ces élé-ments se heurtent et entraînent une séparation des charges.Les particules plus petites qui sont de charges positives, re-montent vers le sommet du nuage alors que les noyaux pluslourds et de charges négatives descendent. Le sol est alorschargé négativement par les gouttelettes d'eau et billes deglaces. Le nuage est peu à peu chargé d'énergie. Quand l'ac-cumulation d'énergie devient trop important et surtout lorsqu'ily a opposition directe entre ces charges, une décharge électri-que, l'éclair, se produit.

Cette décharge principale du nuage vers le sol ou un autre nuage crée un chenal ionisé (sous l'effet des charges électriques, la masse d'airdevient légèrement conductrice) invisible appelé traceur par bonds ou amorce échelonnée. Elle se ramifie avant de toucher la terre ou l'autrenuage au bout de 1/100 de seconde en se déplaçant à environ 200 km/s.Puis par des bonds successifs, l'éclair pilote, sorte de noyau rempli d'électrons, va vers le solou l'autre nuage de charges positives en parcourant la plus forte intensité de charge. A la findes derniers décamètres du parcours, une décharge partant d'un point du sol ou du nuage(autre noyau similaire) de charges positives va à sa rencontre. Quand la liaison entre les deuxnoyaux a lieu, il se produit la décharge principale (visible), un courant allant du sol ou de lasource positive vers le nuage de charges négatives.Cette charge positive se propage extrêmement vite. La chaleur dégagée, 30.000°C soit 5 foisla température du Soleil et pouvant atteindre 100 millions de volts, excite les molécules de l'airqui émettent de la lumière en libérant cette énergie en surplus. Il peut y avoir plusieurs déchar-ges de retour dans un éclair, en moyenne 3 ou 4, avec 40 et 80 millisecondes entre chaquedécharge.Les éclairs peuvent faire de 100 m à au moins 20 km dans le cas de l'éclair sinueuxpour une épaisseur de seulement 3 cm environ. Ils peuvent se propager à une vitesse de40.000 km/s. La couleur des éclairs peut nous informer de la composition de l'air ambiant del'orage : - Un éclair rouge va nous indiquer de la pluie dans l'air ; - Un éclair bleu la présence de grêle ; - Un éclair jaune est un signe d'une quantité importante de poussière dans l'atmosphère ; - Un éclair blanc veut dire que l'air est très sec.

La grêle

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Les Orages, le tonnerre

Le tonnerre

Lorsqu'un éclair a lieu, les décharges électriques produisent une tem-pérature très élevée, alors l'air se dilate violemment en lui imprimantde fortes vibrations. Cette expansion engendre une onde de choc etprovoque comme une explosion, le tonnerre. Ce dernier peut parfoisêtre entendu jusqu'à 20 km quand l'orage est très violent. Quandl'éclair est droit et court, les ondes produites s'entendent comme unseul coup de tonnerre. Mais lorsqu'il est long et présente des fourches,on entend une succession de coups et de grondements.Comment calculer la distance d'un orage ?La lumière se déplace à la vitesse fantastique de 300 000 km/s. Ce quifait qu'à peine l'éclair produit sa lumière, une fraction de secondeaprès nous le voyons donc aussitôt. Mais le son, plus lent que la lu-mière, se déplace à 337 m/s soit 1 million de fois plus lentement. Il nous est donc possible de connaître la distance de l'orage. Pour cela il fautmultiplier le temps écoulé entre l'éclair et le tonnerre par 337 pour savoir sa distance en mètre ou de le diviser par 3 pour savoir approximative-ment sa distance en kilomètre. Exemple : Si on entend le tonnerre 6 secondes après avoir vu l'éclair alors l'orage se trouve à 2.022 mètres de

nous soit à peut près à 2 km (337_X_6=2.022 mètres ou6/3=2 kilomètres).La foudre:La foudre qui atteint le sol représente seulement 10% dunombre d'éclairs. Contrairement à ce que certain pensent, lafoudre peut frapper plusieurs fois au même endroit. Le solfrançais est frappé par 1 million d’impacts en moyenne cha-que année. Lors d'un orage il ne faut surtout pas s'abritersous un arbre. La foudre se manifeste non seulement par letonnerre et l'éclair, mais aussi par des surpressions, des on-des de choc, des ondes électromagnétiques et la magnétisa-tion de certains minéraux. Les courants de déchargespeuvent varier de plusieurs milliers à plusieurs centaines demilliers d'ampères. Sur les êtres vivants, ils provoquent l'élec-trocution et des brûlures importantes. Il est possible que mê-me des vêtements mouillés reçoivent l'essentiel de ladécharge et soient volatilisés sans que le corps soit atteint.

Au Canada, la foudre tue en moyenne 16 personnes par ans sur à peut près 100 foudroyés.

Prévision des orages:La prévision des orages est très difficile, parce qu'ils sont régis par l'interaction deplusieurs processus. Pour leur déclenchement, les deux phénomènes prédominantssont l'instabilité de l'atmosphère, qu'on peut relativement bien apprécier, et l'existen-ce de mouvements verticaux sur de toutes petites zones, qui est beaucoup plus diffi-cile à prévoir et même à observer. Pour savoir s'ils vont beaucoup se développer ,s'ils vont durer et s'ils seront violents, ce sont encore d'autres phénomènes qui inter-viennent comme : la variation du vent avec l'altitude (en force et en direction), la sé-cheresse de l'air vers 4000 m, l'existence d'un flux d'air humide pour "nourrir "l'orage. C'est en raison de cette difficulté à prévoir les orages que leur prévision pré-cise est du domaine de la prévision immédiateUne première approche est de bien observer les orages existants, à l'aide des diversmoyens disponibles, et de faciliter leur surveillance. Météo-France développe en par-ticulier un système de suivi des orages basé sur les images de satellite. Le principeest de détecter les nuages, même les moins développés verticalement, à l'aide d'unrepérage des zones froides dans les images du satellite (sur un même canal infra-rouge) qui capte bien la température du sommet des nua-ges. Ensuite, on traque les nuages, d'une image à la suivante, en y analysant le recouvrement spatial des zones froides. Enfin, on surveilleleur vitesse de refroidissement et la netteté de leurs contours, qui permettent assez bien d'identifier les orages. La figure ci-contre représenteles résultats d'un tel suivi automatique sur un cas d'orage de grêle qui a touché des vignobles dans les Pyrénées Orientales.

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La prévision météo: types de prévisions

Il existe deux grandes catégories de prévi-sions : - les prévisions du temps (quelquesjours); - les prévisions climatiques (plusieursmois à plusieurs années).Les prévisions du tempsLes prévisions du temps sont celles dont onparle habituellement. Elles permettent deprédire la température, les précipitations, levent, l'humidité et la pression atmosphéri-que dans les prochaines heures ou les pro-chains jours. Ces prédictions sont assezbonnes pour les deux premiers jours (exac-tes à 85 % du temps). Après deux jours, lesprévisions sont de moins en moins bonneset après 10 jours, aucune confiance n'estaccordée aux prévisions.Les prévisions climatiquesLes prévisions climatiques servent à prédire les changements globaux que pourrait subir la Terre dans les 10, 100 ou 1000 prochaines an-nées.Par exemple, les chercheurs se demandent si la pollution que nous produisons va réchauffer ou refroidir notre planète et ainsi modifier nos

conditions de vie.Ces recherches sont importantes,car elles permettront de prendremaintenant les bonnes décisionspour conserver l'équilibre climatiquede notre planète dans les années àvenir.

PRÉVISIONS DU TEMPS ET PRÉVISIONS CLIMATIQUES

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Lire une carte météo

Les météorologues se servent des cartes météo pour avoir un aperçu du temps qu'il fait à un moment précis et dans de vastes régions. Cescartes sont également utilisées comme outil de prévision.Les observations inscrites sur les cartes météorologiques ont toutes été relevées en même temps à la surface de la planète. Les relevés d'ob-servation se font à des intervalles de 6 heures à partir de 0 h -Temps universel (TU), en vertu d'un accord international.Sur une carte météorologique de surface, on retrouve un ensemble de données à chaque station où les mesures (observations) ont été pri-ses.Les symboles inscrits représentent les conditions météorologiques à lastation à une heure précise.Modèle de pointageVoici comment décoder ces symboles des cartes d'observations de surfa-ce.Les symboles des cartes d'observations sont toujours placés au mêmeendroit par rapport au cercle du milieu, qui, lui, est placé à l'endroit oùsont faites les observations.

La couverture nuageuse : La partie ombrée du cercle indique la partiedu ciel couverte par les nuages. Sur la figure, le cercle est tout noir, cequi indique que le ciel est complètement couvert.

Température de l'air : La température de l'air est exprimée en degrésCelsius. Sur la figure, la température est de 1 oC.

La direction et la vitesse du vent : le vent souffle du nord-est à unevitesse de 15 noeuds.

La pression au niveau de la mer : 999,0 hPa (hectopascal) ou 99,0kPa (kilopascal). Dans le pointage de la pression au niveau de la mer, on omet le chiffre(ou les chiffres) des centaines et des milliers et la virgule des décimales. Une pression de 1012,3 hectopascals est donc pointée comme 123,une pression de 996,7 hectopascals, comme 967.

Baisse ou hausse de la pression dans les trois dernières heures (tendance de pression) : Si la pression est maintenant plus élevéequ'elle ne l'était il y a trois heures, on emploie le signe plus (+); si elle est moins élevée, on emploie le signe moins (-). Le nombre représentela différence réelle de la pression, en dixièmes de hectopascal, sans la virgule des décimales. Donc, l'exemle donné sur la figure précédentesignifie que le baromètre indique maintenant 1,0 hectopascal de moins qu'il y a trois heures.

Point de rosée : Le point de rosée de l'air est exprimé en degrés Celsius. Sur la figure, la température du point de rosée est de 0 oC.Le point de rosée indique la température que devrait avoir l'air pour se condenser (être saturé) avec la quantité de vapeur d'eau qu'elle con-tient. Lorsque la température de l'air = le point de rosée, l'air est saturé et l'humidité relative est de 100 %. Voir la section sur l'Humidité relati-

ve pour plus d'informations conçernant la saturation. État du temps : Le symbole indique qu'une pluie légère

et continue est observée.Isobares et symboles du tempsÀ partir des valeurs de pression au niveau de la mer rele-vées aux stations, il est possible de tracer les isobares.Une isobare est une ligne qui joint les endroits où la pressionest la même.Au Canada, on trace les isobares à des intervalles de quatremillibars, en partant de l'isobare 1000 mb et en ajoutant lesautres lignes de part et d'autre, aussi souvent qu'il le faut.Puisque les pressions observées coïncident rarement avecla valeur des isobares données, le tracé demande une inter-polation (calcul d'une position approximative entre deux iso-bares) presque constante.Une fois les isobares tracés, les centre de pression se dessi-nent. Les fronts sont plus difficiles à placer.

Lire une carte météorologique

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Les symboles du temps:

Centres de pression et fronts

État du temps: précipitations État du temps: fraction du cielcouverte par les nuages

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Les symboles du temps: les vents

Direction des vents:

Le point sur le cercle de la station d'où part la hampe indique la direction d'où souffle le vent. Surl'image de gauche, le vent est donc du Nord-est.

La vitesse du vent est représentée en noeuds sur les barbules.

1 noeud = 1 mile nautique = 1,9 km/h

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