Les lois de l'atmosphère

Chapitre 2 : Les lois de l’atmosphère.


I : Composition et structure de l’atmosphère.

1. La composition de l’atmosphère.

L’atmosphère est composé de gaz variant et invariant.
Gaz invariant : azote (78%), oxygène (21%), argon (0,8%)
Gaz variant : CO2 (440ppm ; 290 en 1850), méthane, ozone, vapeur d’eau

Chaque gaz à des propriétés radiométriques. La longueur d’onde fait dépendre le rayonnement.

Chaque gaz absorbe tel ou tel rayonnement, ainsi l’ozone absorbe les UV, le trou dans la couche d’ozone laisse donc passer plus d’UV. Le dioxyde de carbone, le méthane et le vapeur d’eau bloque l’infrarouge, la chaleur émise de la Terre est donc concentrée sur Terre si cette couche est dense, c’est l’effet de serre.





2. La structure verticale de l’atmosphère.


La troposphère protège la Terre des variations de températures (-70° à +50°) contre -150° à +100° sur la Lune.

II : La pression atmosphérique.

1. La pesanteur de l’air.

Pascal en 1648 : L’air est pesant. Il définit que 1m^3 d’air pèse 1 kg.
La pression est le poids de l’air en un lieu donné. Elle s’exprime en Pascal, plus couramment en Hectopascal hPa à la surface de la Terre.
Elle est en moyenne de 1013 hPa. La valeur minimale enregistrée est de 870 hPa et la valeur maximale est de 1083 hPa. Elle varie de 1000 à 1030 hPa. La pression diminue avec l’altitude.

Le saroche est le mal des montagnes provoqué par la raréfaction de l’air. Il est très fréquent en Amérique du Sud, La Paz (3200 à 4200 km), Quito (2800m)…

2. Les propriétés fondamentales de l’air.

« L’air se refroidie en altitude en fonction du gradient thermique vertical » (-0,6°/100m)
« L’air chaud est plus léger que l’air froid »

En effet, l’air étant moins dense, il concentrera moins de chaleur.

Une insertion thermique est une anomalie dans le gradient thermique vertical, on peut la trouver dans une vallée ou une doline.

Dans ces cas particuliers, l’air chaud se trouve en altitude. Il existe des systèmes antigels qui souffle de l’air chaud.

III : L’eau dans l’atmosphère.

1. La valeur d’eau dans l’air : l’hygrométrie.

L’humidité absolue : quantité d’eau contenue dans l’air et dans un milieu donné.
Seuil de saturation : quantité maximum de vapeur d’eau qu’un 1m cube d’air peut contenir. Le seuil est fixe pour chaque température.
L’humidité relative : rapport entre les 2.

Humidité relative = Humidité absolue / Seuil de saturation

Ex : à 30° on a un seuil de 30g or on a une humidité absolue de 20g ainsi : 20/30 = 66% d’humidité
A 10° on a un seuil de 10g mais l’humidité absolue n’a pas changer si on ne change pas de milieu ainsi : 20/10 = 100% pour 10g qui vont se condenser sous forme de rosée.
En altitude, la vapeur d’eau qui ne se sera pas condenser deviendra des nuages bas ou du brouillard, ça ne sera plus de la vapeur d’eau qui est un gaz invisible mais du brouillard qui est des goulettes d’eau en suspension dans l’air.


2. Les causes de condensation.

A Palavas, on à une humidité absolue de 25g par mètre cube. Le vent marin transporte cet air toujours chargé de 25g de vapeur d’eau. La température diminue de 0,6° tout les 100m ainsi au sommet du Mont Aigoual, il ne fera plus que 20° au lieu de 29°. A 20°, le seuil de saturation n’est plus que de 17g ainsi il y aura 8g de vapeur d’eau en trop, ils formeront des nuages ou du brouillard. Avec une humidité absolue de 25g par mètre cube, pour avoir 100% d’humidité, il faut une température d’environ 25° soit vers 700m d’altitude.
Ce processus s’appelle l’effet orographique, c'est-à-dire que l’air est porté par les reliefs et peuvent provoquer des précipitations.

L’effet de foehn est un phénomène fréquent dans le relief.

A l’Ouest de la montagne, le temps est perturbé et frais. A l’Est, l’air froid descend et se réchauffe par détente adiabatique, il devient plus chaud et plus sec.
Ainsi sur les cartes météo, on peut voir les nuages « disparaitre » au passage d’un relief car les montagnes serviront de barrières aux nuages apportant un abri au Pays Basque, au Languedoc, et à la Côte d’Azur notamment.
Mais l’inverse est aussi possible ! Les nuages venus de Méditerranée peut être bloqué par les Cévennes.
95 % des précipitations sont dues à l’élévation de l’air.

3. Les mécanismes de précipitations.

Il y a plusieurs ascendances possibles :

• Ascendance orographique :



• Ascendance dynamique :


• Ascendance thermique :

L’air chaud en surface va créer des nuages. Il se produit en France dans un couloir de 50km après le littoral atlantique. Le continent surchauffé alimente la formation de nuages.

• L’ascendance frontale :

L’air chaud ne se mélange pas à l’air froid, ainsi l’air chaud monte dans la limite des fronts froids/chaud, il se refroidie et arrivant à une certaine altitude, des nuages vont se former. En fait, l’air froid sert de relief et se comporte comme l’ascendance orographique. Le tout se déplace le long du front.
L’ensemble de ces phénomènes peuvent se cumuler et former des événements exceptionnels comme des pluies cévenoles ou les inondations du Var.
Une advection est un déplacement horizontal de l’air.