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METEOROLOGIE

I. GENERALITES
II. CELLULES AEROLOGIQUES
III. La ZIC : Zone Intertropicale de Convergence
IV. L'EFFET DE FOEHN
V. L'ADIABATIQUE
VI. LES FRONTS
VII. LES BRISES THERMIQUES
VIII. LES COURANTS JETS
IX. LES NUAGES
X. LES CYCLONES
XI. L'ALDEBO
XII. L'EFFET DE SERRE
XIII. L'ECHELLE DE BEAUFORT

I. GENERALITES

L'atmosphère est un ensemble d'enveloppe gazeuse qui entoure et protège la terre.

La troposphère est constituée :
-Azote : 78%
-O² : 21%
-CO² : 0.9%
-Gaz rares : 0.1% (Argon ; Néon ; Krypton)
-Vapeur d'eau

Les gaz se dilatent avec la chaleur. L'épaisseur de la troposphère varie donc selon la latitude.
C'est dans la troposphère que se déroulent tous les phénomènes météorologiques.
La moyenne des températures sur la terre est de 15°C.
La tropopause est la zone de contact entre la troposphère et la stratosphère. On passe de -56°C au sommet de la troposphère à 0°C au sommet de la stratosphère.

La terre tourne à 1670 km/h dans le sens antihoraire.
Les 5 éléments qui font évoluer le climat sont :
Elément Instruments de mesure Unités de mesure
Pluie Pluviométre mm (1 mm = 1 l/m2
Vent Anémomètre Noeuds (Kt); m/s
Humidité hygrométre En % (79ù en période de pluie)
Pression Baromètre Hectopascal (hPa) 1hPa=1mb
Température Thermomètre °C; °F; °K (Celsius, Fahrenheit, Kelvin)

La pression est le poids de l'air à un endroit donné.
La pression moyenne à la surface de la terre est de 1013,25 hPa, arrondi à 1015 hPa.

Sur les cartes météo, on peut voir :

En fonction de l'hémisphère, les anticyclones et les dépressions tournent dans un sens différent :

L'air diverge sort de l'anticyclone et rentre dans la dépression. On dit qu'il diverge de l'anticyclone et converge vers la dépression. Le vent se déplace d'une manière curviligne.


II. CELLULES AEROLOGIQUES

A l'echelle de la planète, on peut définir des systèmes météorologiques que l'on appelle cellule aérologique. Pour chaque cellule, on a un mouvement circulaire de l'air, allant de l'anticyclone à la dépression à la surface de la terre, montant de la dépression à la surface vers un anticyclone en altitude. En altitude, l'air va à nouveau de l'anticyclone vers la dépression puis redescend de cette depression vers un anticyclone.

De façon horizontale, l'air va de l'anticyclone vers la dépression.
De façon verticale, l'air va de la dépression vers l'anticyclone.


III. La ZIC : Zone Intertropicale de Convergence

La ZIC est connu sous différent nom:
ZIC = FIT (Front Inter Tropicale) = CIT (Convergence Inter Tropicale) = Equateur Météorologique
On entend aussi parfois parler de pot au noir par les marins. C'est une zone à forte couverture nuageuse sans vent sauf sous les grains.

La ZIC est une zone de contact entre les alizés venant de l'hémisphère nord et ceux venant de l'hémisphère sud.
La ZIC est caractérisée par une bande de nuage de 300 km de large sur une épaisseur d'environ 5 km.
Au cours de l'hiver de l'hémisphère nord (décembre à avril), les anticyclones du nord se renforcent et repoussent la masse nuageuse vers le sud. C'est la période des avents dans l'hémisphère nord.
A l'inverse, au cours de la même période, l'hémisphère sud est très humide.
Au cours de l'été de l'hémisphère nord, le fonctionnement est inverse. Ceux sont les anticyclones de l'hémisphère sud qui se renforcent, repoussant vers le nord la ZIC.
C'est la sécheresse dans l'hémisphère sud et l'hivernage dans l'hémisphère nord.
Le balancement de la ZIC régit le climat aux basses latitudes.


IV. L'EFFET DE FOEHN

L'effet de Foehn est un processus par lequel un même massif montagneux ou une même montagne ne reçoit pas le même volume de précipitation.

Par exemple, lorsqu'une masse nuageuse est bloquée par une montagne, la masse nuageuse est contrainte de s'élever.
Ce faisant, elle se refroidit , se condense et atteint son seuil de saturation. Elle se vide alors de l'essentiel de son eau et franchit le sommet de la montagne. Elle redescend sur le versant opposé en étant asséchée. C'est le cas en Martinique avec la montagne Pelée où la côte au vent reçoit beaucoup d'eau et la côte sous le vent 3 fois moins.


V. L'ADIABATIQUE

On perd en moyenne 1°C tous les 100 m en s'élevant.

L'adiabatique est la vitesse à laquelle l'air se refroidit en s'élevant.


VI. LES FRONTS

A. Fronts Froids

C'est une zone de contact entre 2 masses d'airs de température différente.

L'air froid plus lourd descend, on dit qu'il est subsident. Cet air froid repousse en altitude de l'air chaud qui en s'élevant se refroidit et se condense formant un nuage. Quand le seuil de saturation est atteint, on a des précipitations orageuses. Elle se caractérise par des précipitations de courte durée mais de très forte intensité.

B. Fronts Chauds

Pour qu'un front chaud se forme, il faut qu'il y ait au préalable un front froid.

L'air chaud s'élève poussé par l'air froid subsident et, à la faveur d'un vent d'altitude soufflant en sens inverse, l'air chaud vient recouvrir l'air froid. L'air chaud se condense en des nuages de faible altitude nommés Stratus qui donnent des pluies de faible intensité mais de longues durées.
Le déplacement du front chaud va dépendre du courant d'altitude.


VII. LES BRISES THERMIQUES

A. La brise de mer

Le soleil réchauffe la terre plus vite que la mer, l'air chaud au dessus de la terre monte créant un vide comblé par l'air plus frais du dessus de la mer. On a une brise de mer.
Elle se forme la journée à partir de 10H et atteint son maximum vers 14H. Elle atteint 15 nœuds en moyenne.

A. La brise de terre

La nuit, la terre se refroidit plus vite que la mer. L'air au dessus de la mer est plus chaud et monte créant un vide comblé par l'air plus frais du dessus de la terre. On a une brise de terre.
Elle se forme le soir à partir de 19H et atteint son maximum vers 22H. Elle atteint 5 à 10 nœuds.


VIII. LES COURANTS JETS

Ceux sont des courants d'altitude de secteur ouest qui ondulent dans l'hémisphère nord et dans l'hémisphère sud. Il y en a 2 dans chaque hémisphère.
Il s'agit en réalité de tubes aplatis de 2 km d'épaisseur et 300 à 400 km de largeur. La vitesse du vent varie de 200 à 550 km/h.
Les courants jets sont appelés des rails de perturbation. Sous les courants jets apparaissent des lignes orageuses.
Plus on est haut situé en latitude, plus le courant jet est fort.


IX. LES NUAGES

Il existe 4 grandes catégories de nuages :
-Les nuages de haute altitude
-Les nuages de moyenne altitude
-Les nuages de basse altitude
-Les nuages à forte extension verticale

On peut distinguer les nuages selon leur altitude ou leur stabilité.
Les nuages de stabilité sont essentiellement stratiforme (du latin, stratum = " chose étendue "). Etalés en couches à extension horizontale, ils présentent un aspect uniforme.

Les nuages d'instabilité sont caractérisés par une base très nette et un développement vertical variable selon que l'instabilité est limitée (nuages regroupés en couches) ou non (nuages séparés les uns des autres. Mais leur structure est toujours cumuliforme (du latin cumulus = " amas ").

A. Nuages de haute altitude

Il se localise à plus de 20 000 pieds (˜ 7 km)
Les 3 principaux types de nuages sont : -CIRRUS
-CIRRO-CUMULUS
-CIRRO-STRATUS

CIRRUS : Nuages fins, filamenteux, étiré dans le sens du vent. Ils sont constitués de cristaux de glace. Ils sont généralement blanchâtre et sont toujours annonciateurs de changement de temps dans les 12 à 18H.

CIRRO-CUMULUS : Petits flocons blanchâtre (moutons). Annonciateur de changement de temps. " Ciel pommelé, femme fardée, ne sont que de courte durée "

CIRRO-STRATUS : très fins, vaporeux, qui voilent le ciel et forment un halo autour du soleil. Nuages stables ' pas de précipitation.

Nuages de moyenne altitude :

Il se localise entre 6 000 et 20 000 pieds (˜ 2 à 7 km)
Les 2 principaux types de nuages sont :
-ALTOCUMULUS
-ALTOSTRATUS

ALTOCUMULUS : En forme de grands rouleaux (tôles ondulées), grisâtre à la base et blanchâtre au sommet. Nuages particulièrement instables ' précipitations orageuses.

ALTOSTRATUS : Homogènes, grisâtre ou noirâtre, qui masquent totalement l'horizon et le soleil. Nuages stables ' Pas de précipitation

Nuages de basse altitude : Il se localise à moins de 6000 pieds (˜ 2 km)
Les 2 principaux types de nuages sont :
-CUMULUS
-STRATUS

CUMULUS : Ceux sont les plus fréquents, les plus communs. En forme de choux fleurs, blanchâtre lorsqu'ils n'ont pas atteint leur point de saturation et particulièrement grisâtre ou noirâtre lorsqu'ils l'ont atteint. Nuages très instables' Très fortes précipitations orageuse.
Rq : Le poids moyen d'un cumulus est de 500 tonnes avec une durée de vie de 15 minutes (entre sa formation et sa fusion avec un autre cumulus)

STRATUS : Nuages les plus bas. Ils se forment généralement après ou à la suite d'un front chaud. De couleur gris clair uniforme, laissant souvent apercevoir les contours du soleil, leur base se situe généralement à 300 ou 400 mètres d'altitude, voir plus bas formant du brouillard. Ils donnent des précipitations de très longues durées mais de faible intensité, de la bruine ou des grains de neige (Bretagne).

CUMULO NIMBUS : Nuage qui a la forme d'une tour ou d'une enclume. Sa base se situe vers 300 à 400 mètres, son sommet touche la tropopause et présente un bombement (overshoot). Ce nuage est animé de mouvements verticaux avec des phénomènes d'aspiration très violent.
L'air aspiré par le nuage est chargé d'humidité. Il se refroidit rapidement. La vapeur d'eau qu'il contient gèle et des millions de cristaux de glace se frottent aux grêlons en suspension dans ce nuage, lui donnant une très forte charge électrique. Cette charge est libérée sous 2 formes :
- Eclairs : illuminant le nuage sans toucher le sol
- Foudre : arc électrique entre le nuage et le sol (La foudre descend sans toucher le sol. Du sol, une étincelle de plasma part vers la foudre. La foudre descend alors jusqu'au sol en suivant le plasma).


X. LES CYCLONES

Cyclone, du grec " Kublos " = enrouler.
Le nom varie selon les régions du monde :
Willy-Willies (Australie), Baguios (Phillipines), Typhon (Mer de chine)…
En atlantique, les 1ers indiens caraïbes ont appelé ces phénomènes " Hurakan " qui a donné Hurricane pour les Anglais et Ouragan pour les Français.
Depuis les années 80, on ne parle plus d'ouragan mais de cyclone. Pour qu'un cyclone se forme, il faut au moins 3 critères :
- Température d'eau de mer = 26°C (la chaleur de d'eau de mer est le moteur des cyclones)
- Hygrométrie élevée >85% en général
- Dépression initiale Un cyclone est constitué de 2 grandes parties :

- L'œil : diamètre 5 à 25 M. C'est une zone de temps calme, ciel limpide, vent nul. La pression atmosphérique y est très faible, inférieur à 900 hPa en général ce qui créé des marées de tempêtes ou surcôte marine qui peut atteindre 12 mètres. Il ne s'agit pas d'une vague géante mais simplement d'une élévation du niveau de l'eau au centre du cyclone.

- La masse nuageuse : diamètre 300 à 600 M (et même jusqu'à 900 M)

La partie la plus dangereuse du cyclone est sa partie droite, on parle de droite dangereuse ou de demi-cercle dangereux. Dans l'hémisphère nord, il est préférable de faire route au sud quand un cyclone arrive. La partie nord correspond à la zone où les isobares sont les plus resserrées (le long de l'anticyclone).

Il existe 5 classes de cyclones selon la vitesse du vent, c'est l'échelle de SAFFIR-SIMSON. Cette échelle définit aussi les dégâts engendrés par le passage du cyclone.
Classe 1 : vent > 64 nds
Classe 2 : vent > 78 nds
…
Classe 5 : vent > 155 nds

Les cyclones ne se développent jamais entre l'équateur et 5° de latitude. Ceci est lié à la force de Coriolis qui dévie obligatoirement les cyclones vers le nord dans l'hémisphère nord et le sud dans l'hémisphère sud.

Dans les années 60, on a commencé à nommer les cyclones, d'abord avec des noms de femmes avant d'alterner les prénoms masculins et féminins. Chaque année, le NHC (National Hurricane Center) de Miami définit 20 prénoms. Au-delà, les cyclones sont nommés avec des lettres grecques.


XI. L'ALDEBO

C'est l'indice de réflexion de la lumière :
Glace : 95 à 98%
Sol : 55%
Eau de mer : 5%
Attention, il ne faut pas confondre la réflexion de la lumière et la réflexion des UV par exemple qui sont beaucoup réfléchis.


XII. L'EFFET DE SERRE

Les rayons du soleil qui arrivent sur la terre sont pour une partie réfléchis par l'atmosphère, une partie réfléchis par la terre et pour une autre, absorbés par la terre et transformés en chaleur. La terre réémet de la chaleur sous forme d'infrarouges.
Une partie de cette chaleur est retenue par l'atmosphère, les nuages ou les polluants, c'est l'effet de serre.

Ceci explique par exemple la raison pour laquelle il fait très chaud dans le désert le jour et froid la nuit, aucun nuage ne retenant la chaleur émise par la terre.


XIII. L'ECHELLE DE BEAUFORT

C'est l'indication de l'état de la mer en fonction de la force du vent.

Echelle anémomètrique de Beaufort

Force Terme descriptif Vent moyen en noeuds Terme pour la mer Aspect de la mer Hauteur des vagues en mètres (maxi)
0 Calme <1 Calme Mer comme un miroir 0
1 Très légère brise 1-3 Calme Quelques rides 0,1
2 Légère brise 4-6 Ridée Vaguelettes ne déferlant pas 0,2 (0,3)
3 Petite brise 7-10 Belle Petites vagues, quelques moutons 0,6 (1)
4 Jollie brise 11-16 Peu agitée Nombreux moutons 1 (1,5)
5 Bonne brise 17-21 Agitée Vagues modérées, moutons embruns 2 (2,5)
6 Vent frais 22-27 Forte Lames, crêtes d'écume blanche, embruns 3 (4)
7 Grand frais 28-33 Très forte Lames déferlantes, traînées d'écume 4 (5,5)
8 Coup de vent 34-40 Très forte Tourbillons d'embruns à la crête des vagues 5,5 (7,5)
9 Fort coup de vent 41-47 Très forte à grosse Grosses lames déferlantes, Visibilité réduite par les embruns 7 (10)
10 Tempête 48-55 grosse Très grosses lames déferlantes, déferlement en rouleaux 9 (12,5)
11 Violente tempête 56-63 très grosse Lames exceptionnellement hautes, mer recouverte de bancs d'écume 11,5 (16)
12 Ouragan >63 Enorme Air plein d'écume et d'embruns, mer entièrement blanche 14 (xx)
Remarque: La hauteur des vagues fournit est une hauteur probable. Selon les zones et la durée du phénomène, les vagues peuvent être d'une hauteur différente. On ne peut pas utiliser la hauteur des vagues pour définir la force Beaufort.

Astuce:
Pour retrouver la vitesse moyenne du vent en fontion de la force Beaufort annoncée jusqu'à force 8, on peut soustraire 1 à la force annoncée et multiplier ce chiffre par 5. On a une vitesse moyenne du vent comprise dans l'interval donné par cette echelle. Au delà de force 8, de toute façon, ça va souffler!
Force Calcul Vitesse trouvée Vitesse moyenne de l'echelle
2 (2-1)*5 = 5 4-6
3 (3-1)*5 = 10 7-10
4 (4-1)*5 = 15 11-16
5 (5-1)*5 = 20 17-21
6 (6-1)*5 = 25 22-27
7 (7-1)*5 = 30 28-33
8 (8-1)*5 = 35 34-40