Sciences de la Terre

Objectifs de la leçon

• Discutez de la différence entre le temps et le climat.
• Décrire la relation entre la température de l’air et l’humidité, y compris le concept de point de rosée.
• Énumérez les bases des différents types de nuages et ce qu’ils indiquent sur la météo actuelle et future.
• Expliquez comment se forment les différents types de précipitations.

Vocabulaire

• nuage
• point de rosée
• humidité relative

Introduction

Si quelqu’un à travers le pays vous demande quel temps il fait aujourd’hui, vous devez tenir compte de plusieurs facteurs. La température de l’air, l’humidité, la vitesse du vent, la quantité et les types de nuages et les précipitations font partie d’un rapport météorologique complet. Dans ce chapitre, vous en apprendrez plus sur bon nombre de ces fonctionnalités.

Qu’est-ce que la météo et le climat?

La météo est ce qui se passe dans l’atmosphère à un endroit particulier à un moment particulier. Le temps peut changer rapidement. La météo d’un lieu dépend de:

• température de l’air
• pression de l’air
• brouillard
• humidité
• couverture nuageuse
• précipitations
• vitesse et direction du vent

Tous ces éléments sont directement liés à la quantité d’énergie contenue dans le système et à l’endroit où se trouve cette énergie. La source ultime de cette énergie est le soleil.

Le climat est la moyenne de la météo d’une région au fil du temps. Le climat d’un endroit particulier est stable et ne change que très lentement. Le climat est déterminé par de nombreux facteurs, y compris l’angle du Soleil, la probabilité de couverture nuageuse et la pression atmosphérique. Tous ces facteurs sont liés à la quantité d’énergie qui se trouve à cet endroit au fil du temps.

Humidité

L’humidité est la quantité de vapeur d’eau dans l’air à un endroit particulier. Nous utilisons généralement le terme pour signifier l’humidité relative, le pourcentage de vapeur d’eau qu’un certain volume d’air retient par rapport à la quantité maximale qu’il peut contenir. Si l’humidité est aujourd’hui de 80%, cela signifie que l’air contient 80% de la quantité totale d’eau qu’il peut contenir à cette température. Que se passera-t-il si l’humidité augmente à plus de 100%? L’excès d’eau se condense et forme des précipitations.

Étant donné que l’air chaud peut contenir plus de vapeur d’eau que l’air frais, une augmentation ou une baisse de la température peut modifier l’humidité relative de l’air (figure ci-dessous). La température à laquelle l’air devient saturé d’eau s’appelle le point de rosée de l’air. Ce terme a du sens, car l’eau se condense de l’air sous forme de rosée, si l’air se refroidit pendant la nuit et atteint 100% d’humidité.

Nuages

Les nuages ont une grande influence sur la météo:

• en empêchant le rayonnement solaire d’atteindre le sol.
• en absorbant la chaleur réémise du sol.
• comme source de précipitations.

Quand il n’y a pas de nuages, il y a moins d’isolation. En conséquence, les journées sans nuages peuvent être extrêmement chaudes et les nuits sans nuages peuvent être très froides. Pour cette raison, les jours nuageux ont tendance à avoir une plage de températures inférieure à celle des jours clairs.

Des nuages se forment lorsque l’air atteint son point de rosée. Cela peut se produire de deux manières: (1) La température de l’air reste la même mais l’humidité augmente. Ceci est courant dans les endroits chauds et humides. (2) L’humidité peut rester la même, mais la température diminue. Lorsque l’air se refroidit suffisamment pour atteindre 100% d’humidité, des gouttelettes d’eau se forment. L’air se refroidit lorsqu’il entre en contact avec une surface froide ou lorsqu’il monte.

L’air qui monte crée des nuages lorsqu’il a été réchauffé au niveau du sol ou près de celui-ci, puis est poussé au-dessus d’une montagne ou d’une chaîne de montagnes ou est poussé au-dessus d’une masse d’air froid et dense.

La vapeur d’eau n’est visible que si elle se condense pour devenir un nuage. La vapeur d’eau se condense autour d’un noyau, comme de la poussière, de la fumée ou un cristal de sel. Cela forme une minuscule gouttelette liquide. Des milliards de ces gouttelettes d’eau forment ensemble un nuage.

Les nuages sont classés de plusieurs façons. La classification la plus courante utilisée aujourd’hui divise les nuages en quatre groupes de nuages distincts, qui sont déterminés par leur altitude (Figure ci-dessous).

Nuages élevés

Des nuages élevés (Figure ci-dessous) se forment à partir de cristaux de glace où l’air est extrêmement froid et peut contenir peu de vapeur d’eau. Cirrus, cirrostratus et cirrocumulus sont tous des noms de nuages élevés.

Les cirrocumulus sont de petites bouffées blanches qui ondulent dans le ciel, souvent en rangées. Les cirrus peuvent indiquer qu’une tempête arrive.

Nuages moyens

Les nuages moyens, y compris les nuages d’altocumulus et d’altostratus, peuvent être constitués de gouttelettes d’eau, de cristaux de glace ou des deux, selon les températures de l’air (Figure ci-dessous).

Les nuages d’altostratus épais et larges sont gris ou gris-bleu. Ils couvrent souvent tout le ciel et signifient généralement qu’une grande tempête, avec beaucoup de précipitations, arrive.

Nuages bas

Les nuages bas (Figure ci-dessous) sont presque tous des gouttelettes d’eau. Les nuages de Stratus, de stratocumulus et de nimbostratus sont des nuages bas communs.

Les nuages de Nimbostratus sont épais et sombres. Ils apportent de la pluie ou de la neige régulière.

Nuages verticaux

Les nuages avec le préfixe ‘cumulo-‘ (Figure ci-dessous) poussent verticalement au lieu d’horizontalement et ont leurs bases à basse altitude et leurs sommets à haute ou moyenne altitude. Les nuages se développent verticalement lorsque de forts courants d’air s’élèvent vers le haut.

Un guide en ligne sur le développement du cloud et les différents types de cloud de l’Université de l’Illinois se trouve ici: http://ww2010.atmos.uiuc.edu/%28Gh%29/guides/mtr/cld/home.rxml.

Brouillard

Le brouillard (Figure ci-dessous) est un nuage situé au sol ou à proximité du sol. Lorsque l’air humide près du sol se refroidit en dessous de son point de rosée, du brouillard se forme. Les différents types de brouillard que chacun forme d’une manière différente.

• Du brouillard radiatif se forme la nuit lorsque le ciel est dégagé et que l’humidité relative est élevée. Lorsque le sol se refroidit, la couche inférieure d’air se refroidit sous son point de rosée. Le brouillard de Tule est une forme extrême de brouillard de rayonnement que l’on trouve dans certaines régions.
• San Francisco, en Californie, est célèbre pour son brouillard d’advection estival. L’air chaud et humide de l’océan Pacifique souffle sur le courant froid de la Californie et se refroidit en dessous de son point de rosée. Les brises de mer apportent le brouillard à terre.
• Le brouillard de vapeur apparaît en automne lorsque de l’air frais se déplace sur un lac chaud. L’eau s’évapore de la surface du lac et se condense en refroidissant, apparaissant comme de la vapeur.
• L’air chaud et humide remonte une colline et se refroidit en dessous de son point de rosée pour créer un brouillard ascendant

KQED: Science sur PLACE: La science du brouillard

Les niveaux de brouillard diminuent le long de la côte californienne à mesure que le climat se réchauffe. Le changement de brouillard peut avoir de grands changements écologiques pour l’État. En savoir plus sur : http://science.kqed.org/quest/video/science-on-the-spot-science-of-fog/.

Précipitations

Les précipitations (Figure ci-dessous) sont une partie extrêmement importante du temps. Quelques précipitations se forment en place.

Les précipitations les plus courantes proviennent des nuages. Les gouttelettes de pluie ou de neige se développent lorsqu’elles chevauchent les courants d’air dans un nuage et recueillent d’autres gouttelettes (Figure ci-dessous). Ils tombent quand ils deviennent assez lourds pour échapper aux courants d’air ascendants qui les maintiennent dans le nuage. Un million de gouttelettes de nuages se combineront pour ne faire qu’une goutte de pluie! Si les températures sont froides, la gouttelette frappera le sol comme un flocon de neige.

D’autres types de précipitations moins courants sont le grésil (figure ci-dessous).

Un guide en ligne de l’Université de l’Illinois sur les différents types de précipitations est disponible ici: http://ww2010.atmos.uiuc.edu/%28Gh%29/guides/mtr/cld/prcp/home.rxml.

Résumé de la leçon

• Différentes températures de l’air créent des cellules de convection.
• L’air qui monte dans une cellule de convection peut refroidir suffisamment pour atteindre son point de rosée et former des nuages ou des précipitations si l’humidité est suffisamment élevée.
• Des nuages ou du brouillard peuvent se former si de l’air plus chaud rencontre une surface du sol plus froide. La température et l’humidité de l’air déterminent également les types de nuages et de précipitations.
• Différents facteurs jouent un rôle dans la création d’un temps agréable ou inconfortable, par exemple lorsqu’il peut faire chaud et sec ou chaud et humide.

Questions de révision

1. Quels facteurs doivent être inclus dans un rapport météorologique complet?

2. Si Phoenix, en Arizona, connaît une journée fraîche et humide en juin (lorsque le temps est généralement chaud et sec), cela signifie-t-il que le climat de la région change?

3. Que se passe-t-il lorsqu’un lot d’air atteint son point de rosée? Quelle est la température?

4. Quel effet les nuages ont-ils sur la météo?

5. Vous vous tenez dans un endroit clair le matin, mais l’après-midi, il y a des orages. Il n’y a pas de vent pendant la journée, donc les orages se construisent directement au-dessus de vous. Décrivez comment cela se produit.

6. Quels sont les quatre groupes de nuages différents et comment sont-ils classés ?

7. Comment se forme le grésil? Comment se forme la glaçure?

8. Quelles circonstances doivent être présentes pour que d’énormes boules de grêle poussent et tombent ensuite au sol?

Points à considérer

• Lorsque vous pensez à la météo, quels facteurs considérez-vous importants?
• Comment les différences de température, d’humidité et de pression de l’air créent-elles des conditions météorologiques différentes?
• Pensez aux types de temps décrits dans cette leçon. Imaginez des types de temps que vous n’avez pas connus, regardez des photos et demandez à des amis et à des parents qui ont vécu ailleurs quel est leur temps.