Météorologie

LECON: L'ATMOSPHERE, STRUCTURE ET ROLES

•  Objectifs du cours :
• DECRIRE LA STRUCTURE DE L’ATMOSPHERE
• DE DONNER SA COMPOSITION GAZEUSE
• DE MONTRER SON IMPORTANCE
• D’ENUMERER LES MENACES QUI PESENT SUR CETTE COUCHE

 INTRODUCTION

La Terre est une planète du système solaire située dans la zone d’habitabilité de celui-ci. Cette position lui confère de nombreux avantages parmi lesquels, l’existence d’une épaisse couche gazeuse qui l’entoure et l’accompagne dans ses mouvements: l’atmosphère. Comment celle-ci est- elle structurée, quels rôles joue t- elle et à quelles menaces est- elle soumise? Pour répondre à ces questions, on s’attardera d’une part sur sa composition gazeuse et sa structure verticale, et d’autre part sur son importance et les menaces auxquelles elle fait face

I-                    COMPOSITION GAZEUSE ET STRUCTURE VERTICALE DE L’ATMOSPHERE

1-      Composition gazeuse

L’atmosphère est un mélange gazeux : l’air. Elle a une composition gazeuse constante de 0 à 90 km : on parle d’homosphère. Au-delà, cette composition est variable : on parle alors d’hétérosphère. La composition gazeuse de l’atmosphère est la suivante : l’azote constituant le plus important qui représente 78% du volume total d’air, l’oxygène 21 %, les gaz rares : ozone, krypton, néon, argon, gaz carbonique etc. se partagent les 1 % restant. On trouve également dans l’atmosphère, de la vapeur d’eau, des cristaux de sels marins, de la poussière qui jouent un rôle important dans la réflexion et la condensation.

2-      Structure  verticale ou thermique de l’atmosphère. Il s’agit des différentes couches ou enveloppes qui constituent l’atmosphère. Cette structure se fait en fonction de la variation de la température, c’est  pourquoi on parle de structure thermique. A partir de la surface de la terre, on a :

 Coupe verticale de l’atmosphère en fonction de la variation de la Température

2-1. La Troposphère (du grec tropo = changeant) c’est la première couche de l’atmosphère directement influencée par la température et la forme de la terre. Son épaisseur varie de 17 km à l’équateur à 8 km aux pôles. (Ceci est expliqué ainsi qu’il suit : Aux pôles, l'air est froid et lourd, il a tendance à s'affaisser d’où l’altitude 8km ;  à l'équateur, l'air est chaud et léger, il a tendance à s'élever à cause de la dilatation d’où l’altitude 17km). La température y baisse de 6°/1000 m : c’est le gradient thermique en adiabatique humide. La troposphère contient les 4/5^e de l’air et les 5/6^e de la masse de l’atmosphère. L’air y est donc constamment en mouvement, brassé par les transferts thermique issus du réchauffement inégal de la terre. C’est dans cette couche de l’atmosphère que se déroulent tous les phénomènes météo à l’origine du temps : vents, pluies nuages parmi lesquels les cirrus, les cirrocumulus, stratus. Les météores sont des phénomènes qui se déroulent dans l'atmosphère: Photo météores (farfadaies,  jets bleus, aurores), électro météores (foudre, éclairs, tonnerre), litho météores (tourbillon de sables), hydro météores (pluies, neige). Sa limite supérieure est la tropopause.

2.2- La Stratosphère : Elle se situe jusqu’à 50 km. C’est dans cette couche que se concentre l’ozone, ce qui conduit à une augmentation de la température. On y rencontre également des vents violents et rapides qui circulent entre la troposphère et la stratosphère. Sa limite est la stratopause.

2.3 : La Mésosphère : c’est la couche atmosphérique la plus froide. Son gradient thermique est négatif (-90°C). Elle se s’étend jusqu’à 85 km et sa limite est la mésopause.

2.4- La Thermosphère (ionosphère) : Elle s’étend jusqu’à 640 km. C’est la couche atmosphérique la plus chaude. Sa température varie de 300 à 1200° C en fonction de l’activité solaire. C’est ici qu’on assiste à l’ionisation des particules ou dissociation des molécules de di hydrogène et de di oxygène. Sa limite supérieure marque la fin de l’atmosphère et le début de l’exosphère qui s’étend sur des milliers de km.

II- ROLES ET MENACES QUI PESENT SUR L’ATMOSPHERE

1-      Rôles ou importances de l’atmosphère. L’atmosphère est importance à plus d’un titre

1.1-            Elle entretient et protège la vie : L’atmosphère contient les gaz nécessaires à la respiration des êtres vivants animaux et végétaux  (azote, oxygène). Sans elle, il n’aurait aucune forme de vie sur terre. Elle protège également la vie grâce à sa couche d’ozone qui absorbe les  rayons ultra violets nocifs à la vie. De plus, la haute atmosphère se comporte comme un bouclier thermique qui consume les corps célestes qui entrent en contact avec la terre (les géo croiseurs)

1.2-           Régulation thermique Toutes les régions à la surface de la terre ne reçoivent pas la même quantité d’énergie. Il existe des régions qui en reçoivent assez (régions excédentaires) et d’autres qui en reçoivent très peu (régions déficitaires). Le rôle de l’atmosphère est de procéder à un  ré équilibrage énergétique de la terre à travers la circulation atmosphérique : le froid est exporté vers les régions chaudes et vice versa. Grâce à l’effet de serre, l’atmosphère régule la température de la terre. Si celui-ci n’existait pas, la terre serait soumise aux extrêmes de températures. L’effet de serre permet donc de maintenir la température à la surface de la terre de l’ordre de 14°C. (explication du mécanisme de l’effet de serre : Lorsque les rayons du Soleil parviennent dans notre atmosphère, une partie est réfléchie dans l'espace et l'autre partie atteint la Terre. Ces rayons sont composés de rayons UV, de rayons visibles  et de rayons infrarouges. Ce sont ces derniers qui chauffent le sol qui lui même, va réfléchir une partie de cette chaleur vers l'atmosphère, qui, à son tour les renvoie vers le sol : c'est l'effet de serre. Les rayons IR sont donc emprisonnés par la couche de gaz et d'eau qui entourent notre planète (l'eau est responsable à 50 % de l'effet de serre). L'effet de serre est donc un phénomène naturel qui permet de garder une température moyenne sur Terre de 14 °C. Sans lui, la température ne serait que de - 18 °C ! Soit 32 °C de moins. La vie ne se serait sans doute pas développée. L’atmosphère régule également l’humidité, détermine les différents climats qu’on a sur terre, joue un rôle important dans le cycle de l’eau etc.

Effet de serre ci-dessus

Ré équilibrage énergétique ci-dessus

1.3-       Le transfert d’information : La haute atmosphère est le siège de plusieurs types de satellites : communication, télémétrie, navigation etc. Ces satellites favorisent le transport et le transfert des informations. Sans l’atmosphère, pas de communication, de navigation et d’émissions télés. Mais, malgré cette importance, de nombreuses menaces pèsent sur l’atmosphère.

2-      Les menaces qui pèsent sur l’atmosphère. Elles sont très nombreuses et sont dans tous les cas, causées par l’homme.

2.1- Le trou dans la couche d’ozone : Nos sociétés industrielles ont produit de nombreux composants chimiques parmi lesquels : les CFC qui jouent un rôle important dans les aérosols, les climatiseurs et autres réfrigérateurs. Malheureusement le CFC s’est avéré être un produit dangereux pour la couche  d’ozone, contribuant à sa destruction à travers la création d’un énorme trou qui atteignait la taille de l’Antarctique. Heureusement, ce trou diminue. Mais il est à l’origine des cancers de la peau, des coups de chaleur etc.

2.2- Le réchauffement climatique : Une fois de plus, les nombreux gaz à effet de serre issus de la déforestation, des transports, du bâtiment, de l’élevage sont à l’origine de l’augmentation des températures sur terres avec de nombreuses conséquences qui affectent surtout les humains : accentuation des phénomènes météo extrêmes, fonte des glaciers, augmentation du niveau de la mer

2.3- Le smog : Dans de grandes villes industrielles et certaines capitales : Pékin, Mexico, un énorme nuage de poussières, de suie, et autres gaz les entoure souvent. Ce nuage cause des pneumonies, des problèmes respiratoires et même des décès.

Conclusion : L’atmosphère est une enveloppe gazeuse bienfaitrice pour la terre, ses hommes et ses plantes. Sans elle, pas de vie, mais au contraire, des extrêmes de températures. Seulement, nos sociétés de consommation je dirais même de gaspillage ont détérioré l’atmosphère et plus que jamais celle-ci est en danger et c’est l’homme qui en subit le premier les conséquences. Plus que jamais, l’atmosphère est en danger. Mais, il faut la guérir, car guérir l’atmosphère c’est guérir l’homme. Ce que l’atmosphère sera demain, nous le décidons aujourd’hui grâce à nos actions.

La C.A.G: La circulation atmosphérique générale est l’ensemble des mouvements horizontaux et verticaux de l’atmosphère à la surface de la terre. Elle est organisée en cellules (trois cellules : Hadley ou équatorial, Ferrel ou tempérée et polaire) on parle alors de circulation tri cellulaire. Elle comprend plusieurs composantes : les centres d’actions qui sont les pivots qui règlent cette circulation : hautes pressions et basses pressions ; la pression atmosphérique qui est à l’origine des vents ; les vents (de surface et d’altitude) et les masses d’air (continental et maritime humide et sec) qui transportent l’air ; les composantes verticales : subsidence (à l’origine des déserts chauds ou froids) et ascendance (à l’origine des pluies)

Dans chaque hémisphère, les vents naissent aux niveaux des anticyclones (23°27’) et se dirigent vers l’équateur (0°) la rencontre de ces vents force leur ascendance qui aboutit à la formation des nuages (cumulonimbus) chargés de pluies d’où de fortes précipitations organisées en secteurs (pluies durables, éparses, lignes de grains etc.) au niveau de la tropopause, l’air diverge et s’affaisse vers les latitudes 23° (CJST) au niveau des anticyclones subtropicaux de surface (AST). Cet affaissement de l’air est à l’origine des déserts : Thar, Sahara, Gobi, Mongolie, Arizona dans l’Hémisphère Nord ; Kalahari, Australie dans l’Hémisphère Sud. Cette circulation forme la cellule de Hadley dite équatoriale. Vers les latitudes 90°, l’air est subsidiant et se dirige vers les latitudes 60°, la branche de retour des moyennes latitudes vers les hautes latitudes boucle la cellule polaire. Entre Hadley et la cellule polaire, la cellule de Ferrel est passive. La CAG a pour rôle essentiel de procéder à un ré équilibrage énergétique de la terre, de concert commun avec la circulation thermo haline ou des courants marins (chauds et froids).      

Au Cameroun, ce sont les oscillations du FIT ou jeu du FIT encore appelé auge équatoriale ou équateur météorologique qui déterminent les saisons. En Décembre- Janvier, le FIT est au dessus du 20e degré SUD, l’Harmattan balaie alors l’ensemble du pays : c’est la saison sèche sur l’ensemble du pays. A partir de Juin, le FIT est vers 10° Nord, la Mousson balaie l’ensemble du pays : c’est la saison des pluies sur la majeure partie du pays. On conclut ainsi qu’au Cameroun, c’est le balancement du FIT qui détermine les saisons.

Auteur: ERIC NDOBO Géographe Environnementaliste. Autres portail: www.la.climatologie.free.fr www.wikipedia.org