Quelques éléments de réponses

Les mouvements atmosphériques observés sur une année

La ceinture de nuages blancs de forte densité sur la zone équatoriale marque la zone de convergence intertropicale (ZCIT). On voit de grosses masses nuageuses pointer au-dessus de l'Afrique, puis se déplacer un peu vers l'est au- dessus de l'océan Atlantique et disparaître. On observe le même phénomène au-dessus de l'Amérique latine. Cette zone qui correspond aux basses pressions équatoriales est occupée par de l'air humide et instable constituant d'énormes cumulonimbus qui génèrent des orages fréquents : c'est "le pot au noir " des navigateurs. La ZCIT a une étendue en latitude d'une dizaine de degrés et se déplace au cours des saisons. Situées au nord de l'équateur géographique en été, elle descend d'une dizaine de degrés vers le sud en hiver. Sur le continent africain, la ZCIT prend une toute autre allure : elle s'étale ou parfois se divise en deux branches. Les fortes variations de température de surface continentale font que la convection y joue un rôle important et que l'on ne peut plus distinguer les cumulus dus à la convergence et ceux dus à la convection provoquée par l'échauffement diurne des basses couches.

Au nord et au sud, on repère des systèmes nuageux de forme tourbillonnaire : ce sont les zones de perturbations des latitudes tempérées. Les enroulements au nord sont dans le sens anti-horaire; ils sont dans le sens horaire au sud. Mais dans les deux cas, le déplacement global a lieu de l'ouest vers l'est.

A l'extrême nord et l'extrême sud, on aperçoit les masses d'air polaire mais elles sont incomplètes car l'image est limitée à 83° de latitude nord et sud.

Sur l'Atlantique sud et l'Atlantique nord deux zones apparaissent peu nuageuses, hormis par endroits un voile de nuages gris . Repérer sur une carte l'Ile de Sainte Hélène. Elle est située en plein centre de l'anticylone qui porte son nom. Au nord, les Iles des Açores sont situées dans la partie nord de l'anticyclone correspondant.

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Ci-dessus : scène Météosat et identification des grandes unités atmosphériques sur l'image

Ci-dessous : report des grandes unités atmosphériques sur une scène Météosat

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La circulation atmosphérique : des transferts de chaleur et de vapeur d'eau

Nous avons mis en évidence le déplacement des masses d'air par le déplacement des nuages. Les nuages se forment par condensation de la vapeur d'eau. La richesse de l'air en vapeur d'eau dépend de la température : plus il fait chaud, plus l'air est apte à contenir de la vapeur d'eau. Le taux d'humidité dépend aussi des possibilités locales d'alimentation en vapeur d'eau. Elle est quasi permanente au-dessus des océans et de toute surface d'eau liquide.

Zone équatoriale :

Dans la zone équatoriale, les rayons du soleil arrivent presque perpendiculairement au sol. L'energie reçue par unité de surface est donc maximum. Les régions océaniques et continentales échauffées restituent alors l'énergie sous forme d'un rayonnement infrarouge qui va échauffer les masses d'air. Au sein d'une masse d'air, une partie chauffée a tendance à s'élever (principe des mongolfières). Dans ces régions elles s'élèvent verticalement. Cet air chaud est très humide du fait de la vaporisation d'une grande quantité d'eau, prélevée sur les surfaces océaniques principalement. Il y a formation de nuages d'abondance croissante au cours de la journée, les cumulonumbus qui culminent parfois à 15 000 m. Ces nuages sont très blancs sur les images infra-rouge, ce qui indique une température très froide et confirme l'altitude élevée. Ils se condensent en pluies en fin d'après-midi par refroidissement dû à leur ascension. La libération de chaleur latente liée à la condensation de la vapeur d'eau amplifie encore le gradient thermique entre les masses d'air ascendantes et le milieu environnant. Les pluies abondantes dans cette région sont à l'origine d'une végétation luxuriante. La masse d'air a alors tendance à s'assêcher.

Zone tropicale :

En altitude, l'air équatorial ascendant, refroidi et asséché, diverge alors vers le nord et le sud et retombe sur les zones tropicales, ce qui provoque une surcharge de la colonne atmosphérique créant deux zones de haute pression anticyclonique. C'est le lieu des grands déserts comme le Sahara. Sur les océans la forte évaporation de l'eau entraine la formation d'une couverture nuageuse que la retombée d'air équatorial limite en altitude. Les images acquises dans l'infrarouge thermique le confirment : les masses nuageuses des anticyclones tropicaux sont formées de nuages dont le sommet de température moyennement basse (couleur grise) signifie que leur développement est limité en altitude.

Au niveau du sol, la dépression de l'équateur créée par l'ascendance tend à être comblée par l'aspiration de masses d'air venant des zones tropicales. Ceci ferme la cellule de convection. Ce déplacement des masses d'air des hautes vers les basses pressions est dévié vers la droite dans l'hémisphère nord et vers la gauche dans l'hémisphère sud en raison de la rotation de la Terre (force de Coriolis). Il donne donc naissance à des vents de nord-est dans l'hémisphère nord et des vents de sud-est dans l'hémisphère sud : les alizés.

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Zones polaires :

Elles correspondent à des hautes pressions. L'air refroidi est dense et a tendance à descendre vers le sol. Les masses d'air froid se déplacent vers les basses pressions des latitudes plus faibles. 

Zones tempérées :

Dans l'hémisphère sud, elles sont caractérisées par des vents d'ouest dominants liés aux pertubations qui parcourent l'océan Antarctique. Dans l'hémisphère Nord, les mêmes phénomènes se produisent sur les océans et sur la bordure ouest des continents. Sur le reste des continents, on note des variations importantes dues à la faible inertie thermique et au relief des terres émergées, ainsi qu'à l'hétérogénéité des sols et à celle de leurs couverts.Les perturbations naissent d'un conflit entre l'air polaire froid et l'air plus chaud d'origine tropicale.

Les transferts de chaleur et de vapeur d'eau sont assurés au niveau de la troposphère, de l'équateur vers les pôles, non pas en ligne droite, mais par la mise en place de cellules de circulation atmosphérique.

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