Météorologie et climatologie

L'origine des courants océaniques et des courants atmosphériques

I. L’origine des courants atmosphériques

 

Le soleil éclaire la surface de la Terre de façon inégale. Il y a un excédent d’énergie lumineuse reçue au niveau de l’équateur et un déficit d’énergie lumineuse reçue au niveau des pôles. Cela explique qu’il fait beaucoup plus chaud au niveau de l’équateur qu’au niveau des pôles. Cette inégale répartition de l’énergie lumineuse s’explique par le phénomène de sphéricité de la Terre.

La Terre étant ronde, l’énergie lumineuse arrive de façon oblique au niveau des pôles et éclaire une plus grande surface. Mais puisqu’elle éclaire une plus grande surface, l’énergie lumineuse est moins concentrée que celle reçue au niveau de l’équateur. En effet, à l’équateur, les rayons lumineux arrivent perpendiculairement et éclairent de manière plus concentrée une plus petite surface, il fait donc plus chaud.

 

 

Cette inégale répartition de l’énergie lumineuse entraîne le réchauffement des masses d’air au niveau de l’équateur. Lorsqu’une masse d’air se réchauffe, elle a tendance à s’élever car elle est moins dense. Ce phénomène d’élévation des masses d’air chaudes peut s’expliquer par l’exemple d’un chauffage : quand on se place au-dessus, la chaleur vient vers nous, et quand on se place en dessous, on ne reçoit aucune chaleur. Les masses d’air une fois chauffées parcourent le sommet de l’atmosphère et arrivent à peu près à 30 degrés de latitude et à cette latitude elles sont suffisamment refroidies pour replonger à nouveau. Elles se densifient lors du refroidissement et sont d’avantage lourdes. Une fois redescendues, elles vont reparcourir la surface de la Terre, pour revenir à l’équateur. Ces vents de surface sont appelés les Alizés.  Une fois à l’équateur, les masses d’air se réchauffent et s’élèvent à nouveau. Ce cycle est appelé cellule de convexion, c’est une mise en mouvement d’un fluide, ici l’air, qui permet une déperdition de la chaleur, son évacuation.

 

II. L’origine des courants océaniques

 

Les courants océaniques sont également dus à une inégale répartition de l’énergie solaire mais aussi à la salinité de l’eau (concentration de sel dans une eau). Le sel est très important car il densifie l’eau et lorsqu’elle est densifiée, elle a tendance à plonger.

Le soleil éclaire d’avantage au niveau de l’équateur et de façon déficitaire au niveau des pôles. L’eau réchauffée au niveau de l’équateur s’élève et parcourt le sommet des océans jusqu’aux pôles où elle se refroidit, se densifie et plonge à nouveau pour parcourir les profondeurs des océans jusqu’à l’équateur où elle est réchauffée et ainsi de suite. Cette cellule de convexion océanique perdure grâce au soleil.

La salinité intervient aussi dans cette cellule de convexion. Au niveau des pôles on remarque que les eaux de surface sont d’avantage salées qu’au niveau de l’équateur. Cet excès de sel alourdit l’eau et lui permet de replonger en la densifiant.

 

III. La force de Coriolis

 

La force de Coriolis intervient aussi bien pour les courants atmosphériques que pour les courants océaniques. La Terre, tournant sur elle-même entraîne les masses fluides : l’air et l’eau sont déviées de manière naturelle vers la droite dans l’hémisphère nord et vers la gauche dans l’hémisphère sud.

Les climats

La Terre étant ronde, elle reçoit de manière inégale l’énergie solaire. C’est au niveau de l’équateur que l’énergie solaire est reçue de la manière la plus intense et c’est pour cela que l’on y retrouve les climats chauds. Si l’on remonte, on trouve des climats plus tempérés et aux pôles, des climats froids.

 

I. Les climats passés

 

Les climats d’aujourd’hui ne sont pas ceux du passé. En effet, si l’on observe l’évolution des températures depuis environ 14 000 ans, on constate des variations assez importantes. Il y a -14 000 ans cela correspond à la dernière grande glaciation. On retrouve différents témoins de ces températures globales, notamment au niveau des fossiles, par exemple en Europe avec des fossiles de rhinocéros laineux, adaptés au froid. On retrouve également des grandes quantité de grains de pollen correspondant à des espèces qui vivent dans le froid comme les conifères.

Les températures vont ensuite réaugmenter jusqu’à -10 000 ans et varier faiblement.

 

Depuis la révolution industrielle, nous observons une augmentation rapide des températures autour de la planète.La rapidité avec laquelle la température augmente pose problème. Son origine est l’Homme, notamment par l’émission de gaz à effet de serre.

 

II. Le réchauffement climatique

 

Le Soleil émet son rayonnement solaire et une partie est déviée au contact de l’atmosphère tandis qu’une autre partie atteint la surface terrestre. Une partie du rayonnement arrivé sur Terre est rejetée dans l’espace. L’effet de serre est le fait que certains gaz (en grande partie la vapeur d’eau) retiennent une partie de l’énergie solaire au niveau de la surface du sol. Ce phénomène naturel est important pour entretenir un climat favorable à la présence de la vie.

 

Cependant, depuis la révolution industrielle, on observe dans l’atmosphère une émission de dioxyde de carbone et de méthane assez importante. Ces gaz à effet de serre vont intensifier cet effet et maintenir encore davantage de rayonnements infrarouges au niveau de la surface de la Terre. C’est ce phénomène qui explique le réchauffement climatique observé depuis plusieurs années. La rapidité et l’ampleur du réchauffement climatique entraînent une complexité d’adaptation à la fois des écosystèmes qui le subissent et également un problème de gestion de la part des Hommes qui le provoquent.

Météorologie et risques associés

La météo et le climat sont deux notions distinctes. La différence se joue sur deux échelles : une échelle de temps et une échelle d’espace. La météo se joue à quelques jours tandis que le climat est valable à l’échelle de dizaines d’années, voire de siècles, voire de millions d’années. La météo est aussi très localisée tandis que le climat s’apparente à des zones très étendues voir continentales.

 

I. La météorologie

 

Dépression et anticyclone sont liés au temps qu’il va faire.

Un anticyclone (A sur le schéma) est une masse d’air froide qui se trouve dans les parties hautes de l’atmosphère. Comme elle est froide, elle est plus lourde et va descendre petit à petit pour induire une compression de l’air au niveau du sol. Cet effet de surpression est appelé un effet anticyclonique. Cet anticyclone va avoir un effet dissipatif, il va apporter de l’air et va donc être associé à une météo plutôt sèche et ensoleillée.

Une dépression (D sur le schéma) correspond à une masse d’air chaude qui va s’élever du sol, l’air chaud étant plus léger, ce qui entraîne un appel d’air et donc une dépression au niveau du sol associée à une météo plutôt pluvieuse. En effet, la vapeur d’eau qui est emportée dans les parties plus hautes de l’atmosphère se condense et éventuellement retombe sous forme de pluie.

 

II. Le risque d’inondation

 

Le risque d’inondation est plutôt exceptionnel. Prenons l’exemple de la tempête Xynthia qui a particulièrement touché la commune de La Faute-sur-Mer, au nord de La Rochelle (en 2010). Cette commune est située entre une rivière et l’océan. Deux événements exceptionnels par leur intensité ont agit : une marée élevée et des vents très forts venant de l’ouest qui ont entraîné des inondations. Ces dégâts sont dus aux infrastructures construites dans une zone où il y avait des risques beaucoup trop importants.

 

III. Les cyclones

 

Les cyclones se forment en milieu tropical avec des températures de l’océan de l’ordre de 27°C. Cela correspond à une dépression. Il y a une évaporation de l’eau océanique qui se fait de manière intense pour former les cyclones. Sur le territoire français, l’île de la Réunion peut par exemple être touchée. Différents centres météorologiques essaient de prévoir le trajet de ces cyclones dans l’Océan indien.

 

Conclusion

 

On peut se demander dans quelle mesure les changements climatiques d’origine humaine entraînent des changements à l’échelle météorologique.