Climatologie
La climatologie est universellement définie comme étant l’étude de la succession de conditions météorologiques sur de longues périodes temporelles. Souvent confondue avec la notion de climatologie, la météorologie est l’étude de ces mêmes phénomènes sur un laps de temps plus restreint [1].
Notre planète compte plusieurs grands climats, caractérisés par des températures qui leur sont propres.
Notre planète compte plusieurs grands climats, caractérisés par des températures qui leur sont propres.
Climat tropical : Les régions les plus chaudes, soit tropicales, sont caractérisées par leur humidité et par la grande luminosité qu’elles reçoivent. Elles présentent des températures qui se maintiennent entre 22 et 27ºC [2]. Ces conditions permettent le développement d’une biodiversité végétale luxuriante. Ce climat se retrouve, entre autres, au Brésil, en Afrique de l’est ainsi qu’en Indonésie.
Climat polaire : À l’opposé, les régions polaires sont celles qui reçoivent le moins de chaleur. En effet, leur température moyenne annuelle n’excède jamais -10ºC [3]. Les températures montent rarement au-dessus de 0ºC près des pôles. Climat océanique : D’autres de ces climats sont apparus dus à la présence des océans. D’abord, les régions avec un climat océanique sont souvent nuageuses et humides, puisque les océans fournissent énormément de vapeur d’eau à l’atmosphère. L’échange de chaleur entre l’eau et l’air fait en sorte que les différences de températures sont nettement plus petites sur les côtes qu’au centre des continents. Les chaînes de montagnes, formant un «mur thermique», contribue à conserver la chaleur près des côtes. Climat continental : Moins touché par l’effet des océans est donc plus sec et est caractérisé par ses hivers froids et ses étés chauds [4]. |
Conséquemment, au Québec, on retrouve deux types de climats, dû à sa grande superficie : Visible sur la carte ci-dessus [5], la province est séparée entre un climat continental et polaire. Le climat continental, loin de la côte, est caractérisé par une amplitude thermique élevée et par une forte dépendance aux différents vents, thème qui sera abordé subséquemment. Nos étés chauds et nos hivers rigoureux en sont la preuve. La température moyenne au Québec est de -2ºC [6].
Les océans ne sont pas les seuls à modeler les climats de notre planète. Les montagnes, soit le relief, créent des microclimats. Qui d’entre nous n’a pas remarqué la différence de végétation entre l’ubac (versant à l’ombre) et l’adret (versant au Soleil)? Une surface inclinée vers le Soleil reçoit plus de chaleur qu’une surface horizontale, puisque la surface réceptrice est plus petite pour un même flux d’énergie [7] (Voir image à droite).
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Aussi dans ces vallées et montagnes, il y a présence d’un vent qui se
lève et s’assoupit aux mêmes heures tous les jours; c’est la brise.
Lorsqu’il est en contact avec les versants au Soleil, ce vent a tendance
à monter, puisque cet air est plus chaud, donc plus léger. C’est la
brise montante. Inversement, la nuit, l’air devient plus froid, donc
plus lourd. Cette «brise descendante» se dirige donc vers le fond des
vallées. En outre, il existe aussi des brises de vallée, vents puissants
qui sont susceptibles d’influer considérablement la force et la
direction du vent synoptique retrouvé dans les bulletins météorologiques
[8].
L’atmosphère, composante cruciale de notre Terre, permet de décrypter les mystères reliés à la météorologie. D’abord, les 500 kilomètres d’épaisseur de l’atmosphère sont divisés en plusieurs couches, séparés en fonction de leurs variations de température selon l’altitude. À partir du sol, on rencontre la troposphère, la stratosphère, la mésosphère, la thermosphère et, enfin, l’exosphère [9] (Voir l'image à droite).
La première est celle qui nous intéresse le plus, puisque c’est dans cette couche que se produisent les phénomènes météorologiques, tels que les nuages, les pluies, etc. La troposphère s’étend jusqu’à 7-8 km aux pôles et jusqu’à 12-15 km à l’équateur. Elle contient 80 à 90% de la masse totale de l’air et quasi la totalité de la vapeur d’eau environnant notre planète. Bien que n’étant qu’une mince pellicule de gaz entre le vide interplanétaire et nous, l’atmosphère suffit à nous protéger des radiations solaires nocives. Plusieurs gradients définissent cette couche, dont le gradient de pression; plus l’altitude augmente, plus la pression diminue. En effet, le poids de la colonne d’air est inversement proportionnel à l’altitude. Effectivement, tout alpiniste aguerri a appris avec l’expérience que la ration d’oxygène diminue de pair avec la baisse de pression atmosphérique en hauteur. L’atmosphère joue aussi un rôle crucial au niveau de la température; cette dernière décroît avec l’altitude, d’environ 0,8 degrés par 100 mètres, jusqu’au début de la tropopause. Régulateur thermique, cette couche d’air vise à égaliser l’excédent de chaleur à l’équateur et le manque d’énergie reçu aux pôles en provenance du Soleil. Cette énergie est distribuée grâce aux océans, inépuisables réserves de chaleur [10]. |
L’air atmosphérique, comme on
l’apprend sur les bancs d’école, est composé d’azote, d’oxygène, et d’autres
gaz. Cependant, ce qui différencie l’air sec de l’air humide est la quantité
d’eau qu’il contient sous l’un de ses trois états; liquide, solide, ou gazeux. L’eau
à une température donnée peut contenir une certaine quantité maximale d’eau. On
dit alors qu’il est saturé. Ceci résulte en de la pluie ou de la neige,
dépendamment de la température, facteurs à considérer lors d’une sortie en plein
air.
Un autre phénomène est relié à ces changements de saturation de l’air en vapeur d’eau. En effet, lorsque l’air, par exemple à 20ºC, est saturé et voit sa température diminuer à 0ºC. Elle contient donc plus d’eau que son seuil de saturation; la vapeur d’eau n’a pas d’autre choix que de se condenser sous forme de minuscules gouttelettes d’eau! Il y a alors naissance d’une nappe de brouillard [11].
Bien entendu, un phénomène météorologique qui préoccupe énormément tout randonneur ou adepte de plein air est la perturbation et son évolution. En bref, une perturbation se définit par une modification assez abrupte de la température environnante, et c’est ce caractère brusque qui se modélise par des fronts, chauds ou froids. Un front chaud est caractérisé par une élévation soudaine de la température et c’est l’inverse pour un front froid [12]. Dans les deux cas, le résultat est plus souvent qu’autrement le « mauvais temps », car un changement abrupte de température provoque une déstabilisation. On observe des changements de pression, un changement de la direction du vent, et ainsi, une formation de nuages et leur modification pour donner lieu à des averses. C’est l’instabilité de l’atmosphère que ces fronts provoquent qui donnent ces résultats, souvent peu souhaitables lorsqu’on part en plein air. Après le passage d’un front chaud, il y a la formation du « secteur chaud ». Celui-ci est une masse d’air plus chaud, mais ne signifie pas que le beau temps revient. Au contraire, la grande présence de l’humidité garde la mauvaise visibilité déjà installée et ne fait qu’aider la formation des nuages porteurs de précipitations. Un front froid va se faire sentir d’une façon plus brutale. De plus, ils sont plus difficiles à prévenir que les fronts chauds et sont de ce fait plus désagréables. Ce sont eux qui, l’été, apportent les orages et les grandes précipitations par le biais de la formation de gros cumulonimbus très agités. En montagne, ces fronts froids sont indésirables, car ils sont presqu’imprévisibles, mais très intenses et ils provoquent de gros changements tels qu’une augmentation marquée de la pression, une baisse de la température et un changement de direction brutal du vent. Le seul avantage du passage d’un front froid est qu’il laisse derrière lui un vent polaire qui indique aux alpinistes ou adeptes des montagnes le retour prochain du beau temps, car il a entièrement changé de direction. Le front froid est passé, et le mauvais temps qu’il emportait aussi! [13]
Le rayonnement solaire a une grande importance en ce qui concerne la météorologie. Source de chaleur de la planète, le Soleil n’a pas la même portée dépendamment des milieux où ses rayons atteignent la Terre. En effet, il y a toujours une portion de ce rayonnement qui est absorbée par la planète, et une qui est simplement réfléchie. Ce sont les océans qui en absorbent le plus, d’où leur importance en tant que réserve de chaleur et de régulateur de la température autour de la planète (il ne faut pas oublier qu’ils recouvrent 70% de la surface terrestre!). Cette notion d’absorption et de réflexion des rayons solaires est d’autant plus importante dans le phénomène d’effet de serre. Avez-vous déjà remarqué combien les journées ensoleillées peuvent être beaucoup plus froides sur le thermomètre que les journées nuageuses en hiver? Cela s’explique par le fait que les rayons réfléchis à la surface de la Terre vont être emprisonnés dans la couche de notre atmosphère couverte par les nuages, provoquant ainsi un effet de serre qui la réchauffe. Une journée où le soleil brille dans un ciel parfaitement bleu, les rayons réfléchis à la surface le sont à l’extérieur de l’atmosphère, ce qui rend la conservation de leur chaleur beaucoup plus difficile. On peut mieux comprendre l’association Soleil-froid de nos hivers au Québec et ainsi se préparer au pire lors de nos sorties en raquettes ou en ski de fond lorsque le ciel est bien dégagé! [14]
Comme mentionné plus haut, les océans recouvrent la majorité de la surface de notre planète (70%) et sont une grande source de chaleur pour la planète grâce à leur pouvoir d’absorption des rayons solaires. Ils sont à l’origine d’un des phénomènes météorologiques les plus importants pour la régulation des climats : la circulation thermohaline. Celle-ci comprend les grands courants océaniques qui font le tour de la planète et qui sont le résultat des variations de température et de salinité de l’eau, tant à sa surface que dans ses profondeurs. Ces grands courants forment un transport organisé de grandes quantités de chaleur autour de la planète, d’où sa grande importance [15].
Références
[1] http://www.notre-planete.info/terre/climatologie_meteo/
[2] http://www.mapsofworld.com/referrals/weather/climate/tropical-climate.html
[3] Coll.(2006). Le Grand atlas géographique et encyclopédique du monde. Italie : Éditions Atlas, 407 pages.
[4] Notes de cours du cours de Climatologie du Collège Jean-de-Brébeuf
[5] http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/87/Climats_dans_le_Monde.svg/951px-Climats_dans_le_Monde.svg.png
[6] http://www.climat-quebec.qc.ca/home.php?id=monthly_seasonal_summary&mpn=climate_mon
[7] François Goyon, ALPIRANDO, Microclimats
[8] François Goyon, ALPIRANDO, Les lois du ciel
[9] http://www.cyclonextreme.com/Images/Technique/Atmospherecoupe.jpg
[10] François Goyon, ALPIRANDO, Atmosphère
[11] François Goyon, ALPIRANDO, Il y a de l’eau dans le gaz
[12] http://www.astrosurf.com/luxorion/meteo-fronts-perturbations.htm
[13] MAGAZINE ALPIRANDO. L’évolution d’une perturbation.
[14] Notes de cours du cours de climatologie du Collège Jean-de-Brébeuf
[15] http://www.pik-potsdam.de/~stefan/thc_fact_sheet.html
Recherche faite par :
Arianne BLAIS et Claude STANCIU
Étudiants au Collège Jean-de-Brébeuf
Un autre phénomène est relié à ces changements de saturation de l’air en vapeur d’eau. En effet, lorsque l’air, par exemple à 20ºC, est saturé et voit sa température diminuer à 0ºC. Elle contient donc plus d’eau que son seuil de saturation; la vapeur d’eau n’a pas d’autre choix que de se condenser sous forme de minuscules gouttelettes d’eau! Il y a alors naissance d’une nappe de brouillard [11].
Bien entendu, un phénomène météorologique qui préoccupe énormément tout randonneur ou adepte de plein air est la perturbation et son évolution. En bref, une perturbation se définit par une modification assez abrupte de la température environnante, et c’est ce caractère brusque qui se modélise par des fronts, chauds ou froids. Un front chaud est caractérisé par une élévation soudaine de la température et c’est l’inverse pour un front froid [12]. Dans les deux cas, le résultat est plus souvent qu’autrement le « mauvais temps », car un changement abrupte de température provoque une déstabilisation. On observe des changements de pression, un changement de la direction du vent, et ainsi, une formation de nuages et leur modification pour donner lieu à des averses. C’est l’instabilité de l’atmosphère que ces fronts provoquent qui donnent ces résultats, souvent peu souhaitables lorsqu’on part en plein air. Après le passage d’un front chaud, il y a la formation du « secteur chaud ». Celui-ci est une masse d’air plus chaud, mais ne signifie pas que le beau temps revient. Au contraire, la grande présence de l’humidité garde la mauvaise visibilité déjà installée et ne fait qu’aider la formation des nuages porteurs de précipitations. Un front froid va se faire sentir d’une façon plus brutale. De plus, ils sont plus difficiles à prévenir que les fronts chauds et sont de ce fait plus désagréables. Ce sont eux qui, l’été, apportent les orages et les grandes précipitations par le biais de la formation de gros cumulonimbus très agités. En montagne, ces fronts froids sont indésirables, car ils sont presqu’imprévisibles, mais très intenses et ils provoquent de gros changements tels qu’une augmentation marquée de la pression, une baisse de la température et un changement de direction brutal du vent. Le seul avantage du passage d’un front froid est qu’il laisse derrière lui un vent polaire qui indique aux alpinistes ou adeptes des montagnes le retour prochain du beau temps, car il a entièrement changé de direction. Le front froid est passé, et le mauvais temps qu’il emportait aussi! [13]
Le rayonnement solaire a une grande importance en ce qui concerne la météorologie. Source de chaleur de la planète, le Soleil n’a pas la même portée dépendamment des milieux où ses rayons atteignent la Terre. En effet, il y a toujours une portion de ce rayonnement qui est absorbée par la planète, et une qui est simplement réfléchie. Ce sont les océans qui en absorbent le plus, d’où leur importance en tant que réserve de chaleur et de régulateur de la température autour de la planète (il ne faut pas oublier qu’ils recouvrent 70% de la surface terrestre!). Cette notion d’absorption et de réflexion des rayons solaires est d’autant plus importante dans le phénomène d’effet de serre. Avez-vous déjà remarqué combien les journées ensoleillées peuvent être beaucoup plus froides sur le thermomètre que les journées nuageuses en hiver? Cela s’explique par le fait que les rayons réfléchis à la surface de la Terre vont être emprisonnés dans la couche de notre atmosphère couverte par les nuages, provoquant ainsi un effet de serre qui la réchauffe. Une journée où le soleil brille dans un ciel parfaitement bleu, les rayons réfléchis à la surface le sont à l’extérieur de l’atmosphère, ce qui rend la conservation de leur chaleur beaucoup plus difficile. On peut mieux comprendre l’association Soleil-froid de nos hivers au Québec et ainsi se préparer au pire lors de nos sorties en raquettes ou en ski de fond lorsque le ciel est bien dégagé! [14]
Comme mentionné plus haut, les océans recouvrent la majorité de la surface de notre planète (70%) et sont une grande source de chaleur pour la planète grâce à leur pouvoir d’absorption des rayons solaires. Ils sont à l’origine d’un des phénomènes météorologiques les plus importants pour la régulation des climats : la circulation thermohaline. Celle-ci comprend les grands courants océaniques qui font le tour de la planète et qui sont le résultat des variations de température et de salinité de l’eau, tant à sa surface que dans ses profondeurs. Ces grands courants forment un transport organisé de grandes quantités de chaleur autour de la planète, d’où sa grande importance [15].
Références
[1] http://www.notre-planete.info/terre/climatologie_meteo/
[2] http://www.mapsofworld.com/referrals/weather/climate/tropical-climate.html
[3] Coll.(2006). Le Grand atlas géographique et encyclopédique du monde. Italie : Éditions Atlas, 407 pages.
[4] Notes de cours du cours de Climatologie du Collège Jean-de-Brébeuf
[5] http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/87/Climats_dans_le_Monde.svg/951px-Climats_dans_le_Monde.svg.png
[6] http://www.climat-quebec.qc.ca/home.php?id=monthly_seasonal_summary&mpn=climate_mon
[7] François Goyon, ALPIRANDO, Microclimats
[8] François Goyon, ALPIRANDO, Les lois du ciel
[9] http://www.cyclonextreme.com/Images/Technique/Atmospherecoupe.jpg
[10] François Goyon, ALPIRANDO, Atmosphère
[11] François Goyon, ALPIRANDO, Il y a de l’eau dans le gaz
[12] http://www.astrosurf.com/luxorion/meteo-fronts-perturbations.htm
[13] MAGAZINE ALPIRANDO. L’évolution d’une perturbation.
[14] Notes de cours du cours de climatologie du Collège Jean-de-Brébeuf
[15] http://www.pik-potsdam.de/~stefan/thc_fact_sheet.html
Recherche faite par :
Arianne BLAIS et Claude STANCIU
Étudiants au Collège Jean-de-Brébeuf