MÉTÉOROLOGIE

TEMPÉRATURE ATMOSPHÈRE



- Propagation de la chaleur

- Variation de température

- Différents types d'inversions de température

- Température ressentie

Introduction

La température de l'atmosphère varie en fonction de la position sur le globe, de l'altitude et du moment (saison, heure de la journée, conditions locales de météorologie, etc...) ; elle est le résultat des différents échanges d'énergie qui affectent tous les corps.
Lorsqu'on parle de "température" sans préciser, il s'agit naturellement de la température de l' air, telle que l'indique un thermomètre placé à l'abri du vent et du rayonnement solaire direct.

Temperature abri meteo

Il existe 3 échelles de température : le Kelvin (K), le degré Celsius (°C) ou le degré Fahrenheit (°F).
Exemple:   une température de 0 °C = 273,15 K = 32°F
degrés Celsius en kelvins : K = °C + 273,15
kelvins en degrés Celsius : °C = K - 273,15
degrés Fahrenheit en kelvins : K = (°F + 459,67) / 1,8
kelvins en degrés Fahrenheit : °F = K × 1,8 − 459,67

Une formule simple relie les échelles de Celsius en Fahrenheit:
- Température Celsius = 5/9 (température Fahrenheit - 32)
- Température Celsius = 9/5 (température Clesius + 32)

Image Haut de page



Propagation de la chaleur

Par rayonnement.
Le soleil réchauffe la Terre par son rayonnement. Bien qu'une partie soit absorbée par la couche d'ozone et par la troposphère, il chauffe la surface terrestre qui ensuite rediffuse ce rayonnement sous forme infrarouge, directement utilisable par les gaz de l’atmosphère. Plus la couche d’atmosphère à traverser est épaisse et moins il y a d’énergie qui parvient à la surface par rayonnement.
Par conduction.
Un phénomène qui tend à répartir la chaleur dans un corps. Ce moyen est peu efficace car l’air est un bon isolant, le transfert de chaleur se fait difficillement.
Par convection.
Le sol reçoit la chaleur du soleil et la transmet par contact à l’atmosphère. Par réchauffement, la densité de cette partie d'air diminue et monte. Elle est remplacée par un volume d'air égal venant des couches voisines plus froides. Ce phénomène crée des courants ascendants et descendants.
Par advection .
En météorologie c'est le transport horizontal d'une masse d'air de température déterminée, d'un endroit à un autre par le vent.

Image Haut de page



Variation de température

Temperature courbe  varie

Variation de la température dans la troposphère
Comme pour la pression, l’Organisation de l’Aviation Civile Internationale OACI définit une température standard de 15°C au niveau de la mer et un gradient thermique adiabatique constant de -6,5°C par km ou -2°C par 1000 ft de manière linéaire jusqu'à la tropopause (limite supérieure de la troposhhére) où la température cesse de décroître pour atteindre une valeur moyenne de - 56°C dans les régions tempérées.

Temperature courbe  standard

Variation saisonnière.
La terre tourne sur elle-même selon l’axe de ses pôles, et tourne également autour du soleil dans un plan incliné de 23,5° par rapport à l’équateur ce qui provoque des changements dans la quantité d’énergie solaire reçue par les points de la surface du globe. Ce phénomène de variation est plus marqué aux moyennes et hautes latitudes. Ainsi aux latitudes moyennes, la courbe de températures est simple : les maximales dans les semaines qui suivent le solstice d'été (juillet/août) les minimales queleques semaines qui suivent le solstice d'hiver (janvier/février) pour l'hémiphére nord.

Temperature terre

Variation diurne .
La température de l'air varie avec l'alternance du jour et de la nuit mais aussi, dans la journée, avec l'ensoleillement. La température croît tant que l'énergie reçue du soleil est supérieure à celle émise par le sol. La température maximale de la journée est atteinte une heure ou deux après le passage du Soleil au méridien. Le minimum de température est atteint peu après le lever du soleil. Par temps couvert, le cycle est le même mais l'amplitude est moindre.

Temperature journaliere

Variation locale.
Selon la nature du sol (villages, carrières, champs de blés, forêts etc...) la même énergie arrivant du soleil par rayonnement ne produira pas le même échauffement de la masse d'air. Seule une part plus ou moins importante de ce rayonnement réchauffera l'air environnant. Au contact des zones chaudes, l’air se réchauffe par convection sa masse volumique diminue. Il s’élève pour laisser la place à de l’air plus froid. Ce phénomène est bien connu des vélivoles.
L'air étant un mauvais conducteur, une particule d’air qui monte ou qui descend n’échange pas de chaleur avec l’air environnant.

Temperature albedo

Dans l’atmosphère quand une particule d’air monte (ascendance), elle se refroidit, lorsque elle redescend (subsidence), elle se réchauffe, ce principe s’appelle l’adiabatisme, c’est une des hypothèses fondamentales en météorologie et notamment en prévision : une particule d’air qui monte ou qui descend n’échange pas de chaleur avec l’air environnant, seul le changement de pression modifie sa température.   Voir les émagrammes
Effet des nuages .
Les nuages (particulièrement les nuages bas) ont une influence non négligeable sur la tempétaure, ils ralentissent le réchauffement du sol le jour, et diminuent son refroidissement la nuit.

Temperature effet nuage

Effet des océans.
Les océans ou les grands lacs se réchauffent et se refroidissent plus lentement que les terres. Ils ont donc un rôle modérateur sur la température.

Image Haut de page



Différents types d'inversions de température

L'inversion de température peut se former de différentes manières.

L'inversion thermique.
Dans la troposphère la température de l'air diminue normalement avec l'altitude, d'environ 6,5 °C par 1 000 m, mais dans certains cas, le gradient peut devenir positif sur une épaisseur plus ou moins prononcée de la troposphère. La température, dans cette épaisseur, augmente avec l'altitude. C'est le phénomène d'inversion thermique.
Dans le cas où, dans une couche d'air, la température n'évolue pas avec l'altitude, on parle d'isothermie

Temperature inversion isothermique

L'inversion de subsidence.
Est directement liée à la présence d'un anticyclone. L'air descend depuis la haute troposphère en direction du sol et se réchauffe par compression. De cette manière, il arrive que cet air descendant soit plus chaud que l'air se trouvant en-dessous et forme une "cloche" au-dessus des basses couches. Les inversions de subsidence se trouvent toujours bien au-dessus du niveau du sol, généralement entre 8 000 et 12 000 ft, mais elles peuvent se produire de 5 000 à 18 000 ft.

Temperature inversion subsidence

L'inversion nocturne.
Appelée également inversion de rayonnement est probablement le type le plus commun d'inversion de température. Elle se forme près de la surface de la terre pendant la nuit. Après le coucher du soleil, surtout par une nuit claire, la surface de la Terre se refroidit ; l'énergie qu'elle a reçu du soleil en cours de la journée est rayonnée dans l'espace. L'air qui se trouve juste au-dessus de la terre se refroidit au contact de la surface froide. L'air étant un mauvais conducteur de la chaleur, seule une fine couche superficielle d'air est refroidie laissant l'air au-dessus presque inchangé et donc plus chaud. Des brises douces pendant la nuit peuvent provoquer un mélange de l'air près de la surface, ce qui fait que la couche fraîche devient légèrement plus épaisse à mesure que la nuit progresse. Une certaine turbulence et une visibilité réduite peuvent être évidentes sous la couche d'inversion.
Un ciel nuageux ou des vents forts réduisent la probabilité de formation d'une inversion nocturne.

Temperature inversion subsidence

L'inversion frontale (front chaud ou front occlus).
Lors de l'arrivée d'un front chaud ou d'un front occlus, l'air chaud, plus léger, s'élève et tend à se répartir au-dessus de l'air plus froid dans la basse troposphère. Pour le front chaud l’inversion se produit sur toute l’interface air chaud-air froid, aussi haute qu’elle soit.

Temperature inversion frontale

L'inversion de vallée.
Elle est une conséquence de un ou plusieurs autres types d'inversion. Le rayonnement nocturne est en grande partie la cause de cette inversion. La nuit, l'air froid, plus lourd que l'air chaud, a tendance à descendre vers les points les plus bas du relief. Il s'accumule donc préférentiellement dans les vallées, alors que l'air au-dessus reste plus chaud. L’inversion se met alors en place.

Temperature inversion vallee

L'inversion d'advection.
Lors de l'arrivée d'une masse d’air sur un sol froid, gelé ou enneigé, l’air au contact du sol se trouve alors refroidi. Mais la masse d’air qui n'est pas au contact du sol, conserve sa température. La zone d’inversion est alors limitée, aux premiers mètres auprès du sol. Cette inversion n'est possible que si la masse d'air est plus chaude que le sol.

Image Haut de page



Température ressentie

La sensation de froid est plus vive en présence de vent que par temps calme. C'est le refroidissement éolien. Il est dû à deux facteurs. Le vent balaye la petite couche d'air chaud formée au contact de la peau. Privée de cet isolant, l'humidité de la peau s'évapore accentue encore ce refroidissement. Le ressenti de la température dépend aussi de l'humidité de l'air et du rayonnement solaire.
Les météorologues calculent la température ressentie ou indice de refroidissement éolien à l'aide d'une formule mathématique empirique. Cette formule est fonction de la température de l'air et de la vitesse du vent. Source : Météo-France
Exemple, par une température de l'air de -10°C et un vent de 30km/h, l'indice éolien est de -20. Cela signifie que vous ressentirez sur votre peau l'équivalent d'une température de -20°C par une journée sans vent.

Temperature Ressentie

Image Suite