La météorologie

La météorologie est l'étude à court terme et locale de l'atmosphère et ne doit pas être confondue avec le climat.  Les météorologues définissent le climat comme une représentation  des conditions météorologiques à long terme.  Pour déterminer le climat d'une région, nous rassemblons des informations sur le temps qu'il fait durant un intervalle de temps donné, habituellement de plusieurs décennies.  Comment fait-on alors pour déterminer la météorologie?

Les observations locales

Observer le temps implique de mesurer différents paramètres:

• la pression atmosphérique avec un baromètre
• la température avec un thermomètre
• l'humidité avec un hygromètre
• la direction et la vitesse du vent avec un anémomètre
• les précipitations (pluie, neige) avec un pluviomètre
• le rayonnement solaire, par exemple avec un héliographe ou un pyrhéliomètre

Les images ci-dessous montrent certains instruments utilisés.  Cliquez dessus pour les voir plus en détail!

2. Instruments pour l'observation du temps: 
(1) baromètre anéroide © quicksilver-barometers.co.uk (2) hygromètre à cheveux © optic berger GmbH (3) anémomètre et girouette © fascinatingelectronics.com (4) pluviomètre, Mettingen weather station (5) héliographe, Hoher Sonnblick, Austria © Stefan Eisenbach.

Ces données sont mesurées dans de nombreuses stations météorologiques, soit automatiquement soit par des météorologues.  L'information est rassemblée puis utilisée pour produire des cartes météorologiques, dans différentes régions.  Cela sert également dans des modèles informatiques, qui peuvent nous fournir des prévisions météorologiques.

Les événements météorologiques locaux : les fronts

Les fronts se forment lorsque deux masses d'air de différente température se rencontrent.  L'air chaud étant plus léger que l'air froid, l'air chaud s'élève au-dessus de la couche froide.  On nomme les fronts en fonction de la masse d'air qui se déplace le plus rapidement. Ainsi si l'air chaud se déplace rapidement vers de l'air froid, on parlera de front chaud.  Les conditions météorologiques changent très vite lors du passage d'un front froid, et évoluent plus lentement si on a affaire à un front chaud.

Les fronts froids se produisent quand une masse d'air froid approche rapidement  d'une masse d'air plus chaud.  Comme l'air froid est plus dense que l'air chaud, il pousse l'air chaud plus haut dans l'atmosphère et s'installe sous cet air chaud.  L'air chaud qui s'élève se refroidit, et s'il contient assez de vapeur d'eau, cette eau condense pour donner des nuages qui peuvent précipiter.  De gros nuages comme des cumulonimbus peuvent alors se former et donner des orages et de fortes précipitations. Lors d'un front chaud, cette fois-ci c'est l'air chaud qui avance qui s'élève lentement dans l'atmosphère au-dessus d'une couche d'air froid.  Comme ce processus prend du temps, les changements du temps ne sont pas si soudains, mais ils peuvent durer des heures voire des jours.  Les fronts dits occlus se produisent quand un front froid rattrape un front chaud. 

Les mouvement de l'air dans l'atmosphère sont dus à des différences de pression entre plusieurs zones.  Mais d'où viennent ces différences de pression?

Circulation Générale

La pression atmosphérique sur la surface terrestre varie d'un endroit à l'autre, en partie parce que tous les points du globe ne reçoivent pas les mêmes quantités de chaleur du soleil.  Quand le soleil réchauffe la terre, l'air au dessus de la surface se  réchauffe, devient moins dense, se dilate et s'élève.  L'air du dessus est poussé vers le haut et s'étend alors horizontalement. De part ce mouvement d'air horizontal, il y a moins d'air au-dessus de la surface terrestre où le réchauffement initial avait eu lieu, ce qui conduit  à une zone de basse pression.  Lorsque l'air s'élève, il se refroidit. Et comme il se refroidit, l'air devient plus dense et redescend.  Ceci signifie qu'il y a plus d'air au dessus de la zone où il redescend, ce qui génère une zone de haute pression.  L'air se déplace des zones de haute pression vers les zones de basse pression, de façon à égaliser les différences de pression. Ceci produit donc des vents et donc une circulation atmosphérique.

Ceci se passe aussi à une plus petite échelle, lors de la formation des brises de mer pendant le jour et des brises de terre pendant la nuit. Elles sont présentées sur l'animation ci-dessous.  Pendant le jour, la terre se réchauffe plus rapidement que la mer, et réchauffe l'air qui se trouve au dessus.  Pendant la nuit, la mer se refroidit plus lentement que la terre et l'air est donc plus chaud au-dessus de la mer qu'au dessus de la terre.  Dans les deux cas, l'air chaud s'élève ce qui génère une zone de basse pression (l) en dessous.  L'air des zones de hautes pressions (h) se déplace vers les régions de basse pression de façon à égaliser les différences de pression.  Aux altitudes plus élevées, l'air revient dans la direction opposée.

6. Animation sur la brise de mer et la brise de terre
Adapted from: Exploring Earth.
http://earthsci.terc.edu/navigation/home.cfm

Autour de la Terre, il existe plusieurs bandes principales où la pression dominante est soit basse, soit haute. A l'équateur, la terre réchauffée par l'intense énergie solaire amène l'air à s'élever ce qui engendre des zones de basse pression.  L'air qui s'élève se refroidit et la vapeur d'eau qu'il contient entraîne des pluies.  C'est la raison pour laquelle les régions tropicales sont si humides.  L'air plonge à nouveau vers la surface de la Terre à  ~30°N et ~30°S ce qui conduit à ces latitudes à des bandes de haute pression.  L'air qui redescend ayant perdu presque toute son eau, il est très sec et c'est pourquoi c'est à ces latitudes que l'on rencontre les plus grands déserts.  A environ 60°N et 60°S, l'air dense et froid qui descend des pôles rencontre l'air plus chaud qui se trouve plus près de l'équateur.  L'air chaud qui est moins dense est ainsi obligé de s'élever, ce qui conduit à des zones de basse pression.  Cet air se refroidit et redescend en formant une zone de haute pression autour des pôles.

Lorsqu'on se déplace vers les pôles, la rotation de la terre (la force de Coriolis) engendre des vents dont la direction prédominante est d'ouest.  A ces latitudes des facteurs thermiques et géographiques (la présence de continents, de montagnes et d'océans) influencent également le temps.  Tout ceci fait qu'il est bien plus difficile de prévoir le temps à ces latitudes que dans les tropiques!

El Niño

Comme nous pouvons le voir, le temps est régi par de multiples influences, ayant lieu à différents endroits du globe, dans une atmosphère toujours en mouvement. Des systèmes tels que les cellules de circulation de Hadley sont perpétuellement en fonctionnement, mais il y a également des fluctuations à court terme de la circulation atmosphérique : ce sont par exemple les phénomènes comme EL Nino et l'oscillation nord Atlantique.  Bien que de courte durée, ils ont des impacts énormes sur la météorologie.

EL Niño résulte d'une anomalie très étendue de la température de l'eau, dans l'océan Pacifique près de l'équateur, à l'ouest de l'Amérique du Sud.  Ce phénomène fut observé la première fois par des pêcheurs péruviens, car il affecte la quantité et le type de poissons présents dans l'eau de mer. Les scientifiques ont maintenant prouvé que EL Niño modifie la météo presque partout dans le monde. EL Niño est la cause de très fortes précipitations au sud-est de l'Amérique du Sud, mais également de moins de pluie au nord du Brésil.  Il est également responsable des sécheresses en Australie et en Indonésie et d'hivers doux en Amérique du Nord.

Allez voir la thématique METEOROLOGIE dans l'encyclopédie climatique pour en savoir plus sur les systèmes de pression atmosphérique et les modèles locaux et planétaires de circulation atmosphériques.

A propos de cette page: 
 
auteur:  Dr. Elmar Uherek - MPI chimie, Mayence
Dernière version : 11.06.2004