En un lieu et un moment déterminés, la pression atmosphérique, la température de l'air, l'humidité de l'air et le vent vont permettre de caractériser l'état atmosphérique.
La pression ne varie pas seulement en fonction de l’altitude, mais aussi selon le lieu, la nature du sol et divers autres paramètres. La température n’est pas uniforme au niveau de la mer et, de ce fait, la pression ne l’est pas non plus. On trace alors des cartes sur lesquelles figurent des courbes joignant les points de même pression au niveau de la mer : des isobares
La pression atmosphérique est la pression qu'exerce le mélange gazeux constituant l'atmosphère considérée (l'air) sur une surface quelconque au contact avec cette atmosphère. L'air atmosphérique étant pesant (environ 1,3 g/l au niveau de la mer), il exerce une pression d'environ 1 kg/cm 2 à la surface de la terre.
Pression atmosphérique = h . ρ(Hg) . g
Cette pression atmosphérique n'a de sens que si elle est donnée à une certaine altitude, puisqu'elle diminue de manière évidente si l'on réduit la longueur de la colonne d'air, c'est-à-dire si on s'éléve en altitude. La pression atmosphérique est un paramètre qui s'avère très fluctuant dans le temps aux latitudes moyennes.
La variation verticale de la pression atmosphérique n'est pas linéaire.
Elle est égale à (Loi de Laplace) :
Z (P1) - (P2) = 67,445 . Tm . log10 P2 / P1
Tm étant la température moyenne de la tranche P1 - P2.
Donc, pour deux niveaux de pression fixés P1 et P2 leur différence d'altitude sera proportionnelle à la température moyenne de la tranche P1 - P2.
L'unité de pression utilisée en météorologie est l'hectopascal hPa. Autrefois, on employait le millibar mb ou encore le millimètre de mercure mmHg. Certains altimètres sont encore en mb ou en mmHg (anglais et américains).
Conversion : 1 mb = 1hPa et 1hPa = 0,75mmHg = 0,02953InHg
L'atmosphère standard dite ISA (International Standard Atmosphere) est un modèle atmosphérique décrivant les variations de pression, de température, de densité et de viscosité pour un large éventail d'altitudes. Il se compose d'une table de valeurs à différentes altitudes et de quelques formules qui ont permis le calcul de ces valeurs.
L'Organisation de l'aviation civile internationale OACI définit l'« atmosphère type OACI ». C'est le même modèle que l'ISA, mais il couvre les altitudes jusqu'à 80 km. De plus, l'atmosphère type OACI ne prend pas en compte la vapeur d'eau.
L'atmosphère OACI sert à l'étalonnage de tous les altimètres des avions volant dans le monde.
La pression atmosphérique standard au niveau de la mer est égale à :
- Pression = 1013.25 hPa = 760 mmHg
- Température= 15 °C
- Humidité = 0 %
- Densité = ρ = 1,225 kg / m³ = 1,225 g / ℓ
La pression atmosphérique standard en altitude :
- Pression moyenne à 1500 m d'altitude : 850 hPa
- Pression moyenne à 3000 m d'altitude : 700 hPa
- Pression moyenne à 5500 m d'altitude : 500 hPa.
- Pression moyenne à 10 000 m d'altitude : 265 hPa.
- Pression moyenne à 20 000 m d'altitude : 55 hPa.
Courbe des pressions en fonction de l'altitude dans une atmosphère normalisée selon OACI
Pour une même altitude indiquée, au calage standard, l'altitude vraie de l'avion sera d'autant plus faible que :
- la valeur du QNH local sera faible
- la température de l'atmosphère rencontrée sera froide comparativement à la température de l'atmosphère standard.
Pour calculer une différence d'altitude vraie `∆ Zv`, à partir d'une différence d'altitude indiquée par un altimètre gradué en standard `∆ Zi`, il faut tenir compte de l'écart entre l'atmosphère réelle et l'atmosphère standard et appliquer une correction de température.
L'expression générale de cette correction est :
`ΔZv = ΔZi.\frac{Ts}{Tstd}` avec Ts moyenne et Tstd moyenne en degrés Kelvin
L'expression simplifiée de cette correction est :
`ΔZv = ΔZi +\frac{4ΔZi}{1000} (Ts-Tsdt)`
avec `ΔZv` et `ΔZi` en pieds, `Ts` et `Tstd ` en degrés celsius.
L’altimètre est conçu selon les principes de l’atmosphère standard. Donc lorsqu'un avion vole à une altitude constante indiquée par un altimètre réglé par exemple à 1013,2 hPa (niveau de vol), il suit la surface isobarique 1013,2 hPA. Si l'altitude réelle de cette surface diminue, l'altitude vraie de l'avion diminue également. C'est le cas d'un avion volant d’une zone anticyclonique (Haute Pression) vers une zone dépressionnaire (Basse Pression).
- Vers une dépression : si Zi est constant, alors Zv diminue
- Vers de basses températures : si Zi est constant, alors Zv diminue
D'ou la régle des 4 D
Dépression = Dérive Droite = Danger
Variations quotidiennes.
La variation quotidienne tend à augmenter le matin et pendant la nuit. Elle baisse l'après-midi par suite du réchauffement diurne, surtout en été. Ces variations journalières changent selon la latitude : elle est négligeable aux pôles, environ 1 hPa aux latitudes moyennes, mais elle peut dépasser 4 hPa dans les régions équatoriales et ceci indépendamment de l'évolution du temps. En montagne dans les régions tempérées, on observe le phénomène inverse : la tendance est à l'augmentation dans l'après-midi lorsque l'air affluant provoque une suppression.
Variations saisonnières.
On observe une tendance à l'élévation de la pression d'août à septembre, et à la diminution de la pression par la suite, surtout en avril. En montagne, on observe les plus hautes pressions en été et les plus basses en hiver. Source :http://www.alertes-meteo.com
Variations accidentelles.
Il existe des zones où la pression présente un minimum relatif (les dépressions) et d'autres où la pression présente un maximum relatif (les anticyclones). Cette variation est de quelques dizaines de hPa, pour les orages de quelques hPa et pour les cyclones de quelques dizaines de hPa.
Ci-dessous, variation de la pression atmosphérique au passage d'une perturbation. La lecture se fait de la droite vers la gauche.
Une ligne isohypse est une isoligne réunissant à un instant donné, sur une surface autre qu'une surface d' altitude géopotentielle constante, les points de cette surface dont l'altitude géopotentielle est égale à une valeur donnée. Les lignes isohypses sont généralement tracées sur les surfaces isobares des niveaux de pression atmosphérique standards, dont elles révèlent ainsi la topographie.
Une ligne isobare est une isoligne réunissant à un instant donné, sur une surface autre qu'une surface isobare , les points de cette surface dont la pression atmosphérique est égale à une valeur donnée. La situation et la géométrie comparées des lignes isobares relatives à la pression réduite au niveau de la mer , sur la surface horizontale d'altitude zéro, jouent un rôle essentiel dans l' observation et la prévision du temps.
D'autre part, les lignes isobares des surfaces d'altitude géopotentielle constante ont le même tracé que les lignes isohypses des surfaces isobares, en effet :
- si A et B désignent respectivement une pression donnée et une altitude géopotentielle donnée, on constate que la ligne isobare p = A sur la surface d'altitude géopotentielle Z = B (et en particulier sur la surface du niveau moyen de la mer ) représente tout aussi bien la ligne isohypse Z = B (et en particulier Z = 0) sur la surface isobare p = A.
Source : Meteo-France
Les cartes (ci-dessous) présentent la pression atmosphérique à la surface. Ces valeurs qui sont inscrites le long des lignes d'égale pression, lignes isobares, sont des valeurs de la pression atmosphérique relevée et ramenée au niveau de la mer par les stations météo de différents pays.
La différence de pression entre deux points de la carte, ou gradient horizontal de pression, permet de déterminer l'intensité du vent, plus les isobares sont serrées, plus le vent est fort.
Les zones dépressionnaires.
Zones de basses pressions. Elles sont marquées en rouge ou en noir :
- D en français - - L (low) en anglais - - T (Tief) en allemand
Les zones anticycloniques.
Zones de hautes pressions. Elles sont marquées en bleu ou en noir :
- A en français - - H (hight) en anglais - - H (Hoch) en allemand.
Dans la plupart des cas, les lignes sont tracées tous les 5 hPa
La carte ci-dessous provient du site Aéroweb de Météo-France
Mais on retrouve parfois des écarts de 4 hPa sur les cartes anglo-saxonnes.
Ci-dessous extrait d'une carte isobarique provenant du site www.meteonet.org