Météorologie : l'atmosphère et ses composants
  Généralités Globe Hémisphère Nord Hémisphère Sud Météorologie Glossaire Conversion

L'atmosphère et ses composants

Le temps qu'il fait tous les jours est du aux différences de température qui règnent dans l'atmosphère : la répartition de l'énergie dans l'atmosphère est inégale
Les phénomènes qui interviennent dans l'influence de la température sont de 2 classes : astronomiques et physico-géographiques



L'énergie et l'atmosphère

Tout d'abord les facteurs astronomiques :

Le soleil est à l'origine de toute la météo
En effet le soleil est la principale source d'énergie pour l'atmosphère terrestre
La terre fait le tour du soleil en 365 jours et 1 quart en décrivant une orbitaire quasi circulaire et fait un tour sur elle-même en 24 heures selon un axe incliné à 23,5°
par rapport au plan équatorial
ce qui permet à notre planète d'avoir des saisons et des températures différentes suivant l'h'émisphère (nord ou sud) et le moment de l'année
Ainsi pendant le solstice d'hiver (21 décembre) la position de la terre est telle que l'hémisphère nord recoit moins d'énergie que durant le soltice d'été (juin)
De plus lors du soltice d'hiver plus on se rapproche du pôle Nord (Artique) et plus la différence entre le jour et la nuit est grande
L'été la situation est inversée : les journées sont plus longues et au pôle Nord le soleil ne se couche jamais le 21 juin !
Ainsi suivant la latitude (0°, 30°, 60°) globalement le rayonnement est positif à partir de la latitude 0° jusqu'à 38° et présente un bilan négatif au delà
Finalement la latitude est importante mais la position de la tere est un facteur prédominant par rapport à la quantité d'énergie que reçoit la Terre

Ainsi les rayons solaires contiennent pratiquement tous la même énergie cependant la réception de l'énergie par le sol est profondémment affectée par l'angle d'incidence des rayons

En effet un rayon très oblique éclaire une zone plus étendue et l'intensité du rayonnement au mètre carré est d'autant plus amoindrie,
c'est ce qui explique la raison pour laquelle les régions intertropicales sont plus chaudes que les régions polaires
(pour exemple éclairer une zone plane de biais avec une lampe et vous verrez que le rayonnement reçu varie suivant l'angle d'incidence de la lampe)


Ensuite
les facteurs physico-géographiques :

La nature du sol entre en compte pour accentuer ou pondérer les déséquilibres d'énergie
Pour une quantité d'énergie recu au sol la couleur et la texture de celui-ci de même qu'il s'agisse d'un océan ou d'un continent influenceront la température à la surface
Il s'agit ainsi de facteurs physico-géographiques :
- les océans prennent plus de temps à se réchauffer mais aussi à se refroidir que les continents
- de même une surface de neige ne se réchauffe pas autant qu'une surface couverte de végétation, la neige réfléchissant une partie de l'énergie solaire
- l'altitude est aussi un facteur qui influence la température
L'albédo est précisemment la porportion du rayonnement atteignant le sol qui est aussitôt réfléchie vers le haut : il peut varier de 10% sur un marécage à 85% sur la neige
Une partie de ce rayonnement réfléchi revient néanmoins vers le sol après une réflexion sur la base des nauges ou une diffusion par l'atmosphère vers le bas

L'énergie envoyée par le soleil vers la terre ne parvient pas entièrement au sol :
- parmi les 340 watts au m² provenant du soleil 105 watts sont renvoyés dans l'espace lointain par réflexion sur les nuages, réflexion sur le sol,
ou diffusion par l'atmosphère vers le haut et 75 watts sont aborbés par l'air et les nuages
- le sol ne capte finalement que 160 watts soit par rayonnement direct soit par diffusion de l'atmosphère vers le bas et 85 watts seront utilisés pourl'évaporation de l'eau
Mais cette chaleur ne sera pas perdue, elle est en réalité emmagasinée par la vapeur d'eau de manière latente,
c'est à dire qu'elle sera libérée tôt ou tard dans l'atmosphère parle procesus inverse, la condensation
- les 75 watts restant se subdivisent en 15 watts perdus par contact direct avec l'air et 60 watts retransmis à l'atmosphère sous forme de rayonnement infrarouge qui représente
en fait le bilan d'un va et vient de ce rayonnement entre la Terre d'une part et les gaz à effet de serre d'autre part qui permet en fait à la Terre de bénéficier
de températures clémentes


L'atmosphère terrestre

xxxxxxx

Il est divisé en plusieurs couches caractérisées
entre autres par leur profil thermique vertical
(ou profil vertical de température)
c'est à dire par la façon dont la température de l'air y croit,
décroit ou reste constante lorsqu'on s'élève en altitude :

  • Ainsi le domaine de la basse atmosphère
    s'identifie à la troposphère, riche en vapeur d'eau
    et en nuages, et au sein de laquelle la température décroit
    dans l'ensemble assez régulièrement avec l'altitude

    L'épaisseur de la troposphère se réduit avec la latitude
    Son ordre de grandeur est de 10 km dans les régions tempérées, mais se réduit à 7 km aux pôles alors qu'il frôle
    la vingtaine de km au-dessus de la zone équatoriale


  • Nous avons ensuite la moyenne atmosphère
    qui superpose la stratosphère jus
    qu' à une cinquantaine de km d'altitude et la mésophère

    Lorsqu'on s'élève dans la stratosphère la température devient d'abord constante puis se met à croitre (cela est du à
    des réactions photochimiques induites par la présence d'ozone)
    Ce n'est que plus haut dans la mésophère que
    le profil thermique du vent est à nouveau décroissant



  • Au delà dans la haute atmosphère
    nous avons la thermosphère puis l'exosphère
    et cela j
    usqu'à 1500 km d'altitude

 

 

 

 

 

 

 



Le dynamisme général de l'atmosphère

Située à la base de l'atmosphère, la troposphère est animée de puissants mouvements qui brassent l'air en permanence
L'atmosphère ne recevant pas la même quantité d'énergie c'est cettte différence qui provoque des déplacements d'air selon le principe fondamental que l'air chaud a tendance
à monter en altitudecar elle est moins dense (plus légère) que l'air froid
La différence de température dans l'air est l'une des clés de tout mouvement dans l'atmosphère


Cependant comme nous le verrons le mouvement vertical de l'air est relativement mineur par rapport au mouvement horizontal de l'air qui est provoqué par des différences de pression
Le dynamisme général de l'atmosphère désigne l'ensemble des déplacements de l'air dans l'atmosphère
Ces grandes tendances sont toutes sous l'influence d'une force apparente : la force de Coriolis qui est une loi cinétique :
"toute particule en mouvement dans l'hémisphère nord est déviée vers sa droite et dans l'hémisphère sud vers sa gauche"

Cette force est négligeable dans la plupart des cas mais devient très importante dans certains phénomènes dont fait partie le déplacement des masses d'air :
le vent météorologique

En météorologie l'air qui se déplace est donc sousmis à cette force "invisible" de Coriolis

Mais qu'est ce qui engendre le déplacement de l'air au départ ? L'air se déplace pour combler les vides et ainsi provoquer le vent
L'air se déplace aussi s'il est chauffé de façon inégale
De manière générale l'air se déplace autour du globe en suivant certains chemins bien définis

Le principe de base
pourrait être le suivant :
le mouvement de va et vient entre l'équateur et le pôle du à la différence de température qui provoque des mouvements d'air
(et qui permet la distribution de froid et de chaud entre ces 2 régions) forme une immense cellule que l'on appelle convective

Ainsi à l'équateur l'air chauffé par le soleil prend de l'altitude et se dirige vers le Pôle Nord pour se refroidir, en se refroidissant il reprend la direction du sol
et comme l'air ne peut s'accumuler
de façon infinie au pôle emprunte la direction de l'équateur , donc se re réchauffe et recommence à prendre de l'atitude et ainsi de suite
En réalité l'air n'a pas le temps de se rendre au pôle pour se refroidir en effet vers le 30° déja refroidi il redescend vers le sol et reprend son mouvement vers l'équateur
pour se réchauffer et ainsi de suite
C'est la cellule de Hadley
2 mouvements similaires à la cellule convective de Hadley se produit entre le 30° et le 60° :
la cellule de Ferrel qui a une circulation inversée et qui se trouve entre le 30° et le 60° et entre le 60° et le pôle : la cellule polaire

Nous allons dès lors étudier plus en détails tous ces phénomènes
c'est à dire :
- le mouvements horizontaux et verticaux d'air
- les vents avec les 6 zones de circulation des vents
- les centres d'actions suivant l'hémisphère avec les différents anticyclones

- les masses d'air
- les cellules de convection avec les cellules de Hadley, de Ferrel et polaire

Les mouvements verticaux sont liés à des contrastes de température (processus convectif)
alors que l
es mouvements horizontaux sont engendrés par des différences de pression atmosphérique au niveau du sol

Les mouvements d'air verticaux

Les mouvements verticaux de l'air sont associés à plusieurs phénomènes : instabilité, relief, système dépressionnaire
La densité de l'air dépend de sa température : l'air chaud plus léger s'élève au contraire l'air froid plus lourd se tasse vers le sol
Ainsi au contact du sol dans certaines régions, l'air s'échauffe devient donc plus léger et s'élève : il se produit une ascendance
En montant l'air se détend car la pression de l'air est moindre et se refroidit (décroissance de la température avec l'altitude)
Le mouvement ascendant se poursuit jusqu'à ce que l'air atteigne la température du milieu environnant
L'ampleur du mouvement dépendra de l'échauffement de l'air au départ mais aussi de son degré d'hygrométrie
En effet un air sec voit sa température diminuer de 1°C tous les 100m alors que pour un air saturé en eau la température ne diminue que de 0,5°C tous les 100 m
car la condensation de l'eau au cours de l'ascendance libère de la chaleur.
Inversement de l'air plus froid que l'air ambiant, donc plus lourd, va descendre vers le sol, se comprimer et se réchauffer : on parle de subsidence

Les situations où l'air entreprend un mouvement vertical (vers le haut ou vers le bas) sont nombreuses
:
- origine orographique :
l'ascendence due au relief est causée par un trait topographique proéminent : une chaine de montagne ou une plaine
- origine frontale :
l'ascendance frontale est identique à l'ascendance orographique mais son agent initiateur est une masse d'air qui en force une autre à s'élever :
ces 2 masses d'air sont séparées par un front :
ex : la venue d'un front froid sur une région force la masse d'air chaud à monter
- origine convective :
la convection est caractérisée par des courants ascendants clairement localisés séparés par de grandes régions où l'air s'affaisse graduellement,
elle résulte alors de l'échauffement inégal de la surface
Ces lieux de prédiction sont les secteurs côtiers et les rives où les écarts de température sont marqués
La convection peut aussi être déclenchée parle réchauffement de l'air froid sur une surface chaude
- origine dynamique :
dans une basse pression les vents circulent en travers des isboares à cause de la friction du sol et vont vers le centre de la dépression : le vent converge vers le centre ;

or l'air ne pouvant s'accumuler indéfiniment dans le centre de la basse pression il amorce un mouvement convergeant vers le haut
Dans une haute pression c'est l'inverse qui se produit : l'air cicucle hors de la haute pression en divergeant vers l'extérieur avec un mouvement vertical de subsidence
-
le frottement :
en frottant le sol l'air se brise en une série de tourbillons : phénomène appelé turbulence mécanique : ne concerne que la surface comprise entre le sol et 1,5 km d'altit
ude

Les mouvements d'air horizontaux

Le vent est un déplacement de l'air qui possède une vitesse exprimé en m/s ou km/h ou noeud (=1,853 km/h) et une direction qui indique d'ou provient le vent
(un vent du Sud se déplace donc vers le Nord) et qui s'exprime à l'aide de la rose des vents

Un changement de direction du vent dans le sens des aiguilles d'une montre est un mouvement dextrogyne et dans le sens contraire lévrogyne

Il est impossible de parler des vents sans parler de la pression atmosphérique qui est une force par unité d'aire, c'est à dire qu'il s'agit du poids d'une colonne d'air
qui s'étend d'une altitude donnée jusqu'au sommet de l'atmosphère

En moyenne au niveau de la mer la pression atmosphérique est de 1013 hPa
Ainsi dans les régions d'ascendance, la pression atmosphérique est inférieure à la moyenne estimée de 1013 hectopascals, il se forme alors une dépression
et au contraire dans les zones de subsidence la pression atmosphérique s'élève il y a formation d'un anticyclone
La répartition spatiale des hautes et basses pressions varie au cours de l'année et consitue le champ de press
ion
Les météorologistes pour les besoins de la prévision établissement régulièrement des cartes de pressions atmosphériques où les lignes isobares relient tous les points
qui sont à la même pression atmosphérique

L'air est constitué d'un ensemble de particules soumises à diverses forces qui sont présentent à tous les niveaux de l'atmosphère et qui induisent le vent :
ainsi nous avons :

- le gradient de pression

est la différence de pression existant entre 2 points divisée par la distance en degré qui les séparent : (P1 -P2)/distance
C'est donc la différence de pression entre 2 points qui crée une force nommé force de gradient de pression
Ainsi sur une carte isobare plus ces derniers sont rapprochés et plus la force de gradient de pression sera forte et plus le vent sera fort
La direction de la force du gradient de pression va des zones de hautes pressions vers les zones de basses pressions pour parvenir à une pression uniforme
Ainsi cette force de pression est perpendiculaire en chaque point aux lignes isobares, dirigée des hautes vers les basses pressions et son intensité est d'autant plus grande
que la différence de pression est élevée Le vent devrait donc converger vers le centre d'une dépression et diverger à partir du centre d'un anticyclone
Or on constate que le vent au sol circule parrallèlement aux lignes isobares. Ceci est la conséquence de la rotation de la Terre
- la force de Coriolis :
d
ans l'hémisphère nord ou sud la rotation de la Terre introduit une force supplémentaire, la force de Coriolis qui provoque sur tout objet en mouvement,
une dévation vers la droite dans l'hémisphère nord et dans l'hémisphère sud une déviation vers la gauche

Cette déviation est nulle à l'équateur et maximale aux pôles
Cette force parfaitement négligeable dans la vie courante (les trains restent sur leurs rails) mais ne l'est plus pour les grands mouvements atmosphériques et océaniques
On peut décrire les mouvements de l'atmosphère en faisant alors l'hypothèse qu'en tout point les forces de pressions et de Coriolis s'équilibrent (forces opposées) :
on parle d'hypothèse géostrophique
Donc en théorie le mouvement de l'atmosphère ne se fait pas perpendiculairement aux isobares mais tangentiellement ou parrallèlement aux isobares, l'air ne circule pas des hautes vers les basses pression smais tourne autour des centres dépressionnaires dans le sens des aiguilles d'une montre et autour des centres anticycloniques dans le sens contraire
des aiguilles d'une montre pour l'hémisphère nord (inverse pour l'hémisphère Sud quant au sens de rotation)
- la force centripète :
se manifeste lorque la trajectoire de l'air s'incurve, elle agit alors perpendiculairement en direction du centre de rotation
cette force est toutefois moins importante que les forces de Coriolis et de gradient
- la force de frottement :
la terre n'est pas lisse, elle possède un relief et sa surface a pour effet d'offrir une résitance au déplacement de l'air créant ainsi une force de friction dont l'impact
réduit l'influence de la force de Coriolis
Comme la force de gradient demeure la même l'air est généralement dévié vers les basses pressions
L'importance de la déviation dépend de fait de la nature de la surface : au dessus d'un sol accidenté la déviation du vent est de 30° alors que sur un plan d'eau elle n'est que de 15°
A partir de 1000m au dessus du sol cet effet s'estompe et les vents circulent parallèlement aux isobares
Cette force de frottement a pour effet de faire souffler le vent en travers des isobares

Pour exemple
:

Sur cette carte nous avons en présence :

la force de Coriolis (FC)

la force centripète (Fp)

mais également la force de frottement
ce qui fait que le vent (V)
n'est pas totalement parallèle aux isobares mais à un angle,
conduisant le vent "à aller" vers le centre
de la dépression
(et ce sera le contraire pour un anticyclone,
le vent aura tendace à aller vers "l'extérieur")


Dès lors la vitesse du vent est d'autant plus rapide que les différences de pression sont fortes et qu'elles se font sur de courtes distances (lignes isobares rapprochées)
En surface et au niveau de la mer les vents sont parfois forts différents de ceux en altitude : il est possible d'avoir un vent léger et à 6000 mètres un vent de 150 km/h
De même la latitude joue un rôle important

Lorsqu'on observe à des échelles spatio-temporelles suffisamment grandes, le mouvement de l'air au sein de l'atmosphère tend à se répartir suivant des couches superposées,
de direction générale horizontale, et où , par sa vitesse, prédomine nettement sur la valeur de la vitesse verticale du vent
Cependant les variations de la direction et de la vitesse du vent à ces échelles ne sont pas sytématiquement lentes et continues
Il peut en effet se produire en une région donnée de l'atmosphère, au moins durant un certain temps, des changements notables et persistants dans la répartition spatiale
des déplacements de l'air,qui parfois prennent la forme d'une discontinuité
Ces changements affectent tantôt la valeur de la direction du vent (par exemple au passage d'un front au niveau moyen de la mer) tantôt celle de sa vitesse
(par exemple aux frontières d'un courant-jet) tantôt l'une et l'autre (par exemple entre 2 couches d'air adjacentes)
De telles variations locales du vent sont appelées des cisaillements qui peuvent être horizontaux ou verticales


La circulation générale des vents

Que ce soit en surface ou en altitude la circulation de l'air atmosphèrique dans le sens horizontal à l'échelle globale - celle de notre planète- peut être envisagée
comme la résultante de 2 mouvements conjugués :
- une circulation zonale, qui selon la zone méridienne considérée, progresse vers l'ouest ou vers l'est en suivant grossièrement la direction des parallèles terrestres

- et une circulation méridienne qui se dirige tantôt vers les régions équatoriales tantôt vers les régions polaires en suivant à peu près la direction des méridiens terrestres

Comme nous l'avons vu l'essentiel des mouvements de l'atmosphère s'effectue dans le sens horizontal
Cependant il ne faut pas oublier qu'il existe aussi des mouvements dans le sens vertical grâce à de puissantes ascendances et subsidences

Pour comprendre le vent il faut savoir que l'origine du phénomène réside toujours dans une question de température de l'air
L''air chaud s'élève (loi physique qui explique par exemple comment les montgolfières s'élèvent) et de plus la nature a horreur du vide c'est à dire que l'air qui monte est remplacé
par de l'air frais (principe de la cheminée)
C'est ainsi que nait le vent

Sur la planète il existe une cheminée géante : l'équateur
Au contact de la terre surchauffée par un rayonnement solaire intense l'air se rechauffe à son tour et alors s'élève en altitude avec pour conséquence de créer un appel d'air
A la surface du globe se crée donc un mouvement de convergence des vents, de part et d'autre de l'équateur
L'air chaud qui s'était élevé au dessus par l'équateur se refroidit et descend alors de part et d'autre de la cheminée autrement dit en direction des pôles cependant cet air refroidi
se divise aussi en plusieurs flux que l'on retrouve au niveau des tropiques et des régions polaires
Là se trouve l'origine de la circulation des masses d'air dans l'atmosphère et leur répartition

Tous ces phénomènes se déroulent dans la troposphère

De plus bien des siècles avant les images satellites les marins avaient remarqué que les vents, à l'échelle globale, ne soufflent pas de manière chaotique mais s'écartent assez peu souvent en vitesse et en direction des valeurs moyennes lorsqu''on les considère sur une période de temps assez longue -une saison-
Qui plus est ces écarts de vents s'accompagnent souvent de phénomènes bien connus comme les perturbations dans les régions tempérées ou les cyclones tropicaux
ou encore le phénomène El Nino

Cette organisation du mouvement de l'air qui constitue la circulation générale atmosphérique répartit donc les vents en surface de l'équateur aux pôles
suivant des zones méridiennes parallèles :

-
dans les régions subtropicales et intertropicales (de O° jusque vers 30 à 35° de latitude)
une zone de circulation des alizés issus des flancs sud-est
(pour l'hémisphère Nord) ou nord-est (pour l'hémisphère sud) des centres d'action anticycloniques
situés au dessus des grandes étendues océaniques
De direction nord-est ou sud-est les alizés se rencontrent au sein de la ZCIT (Zone de Convergence Intertropicale) où l'air soulevé par l'énergie qu'ils apportent construit
d'immense système de convection nuageuse et orageuse et se soulève très haut dans la tropopause en formant la partie ascendante des cellules de Hadley (voir plus bas)
Cette oscillation donne naissance aux phénomènes de mousson particulièrement intenses au dessus du sous contient indien en raison de l'aternance
de vastes centres d'action continentaux
Pendant l'été la dépression thermique d'Asie centrale qui se prolonge jusqu'au Sahara et pendant l'hiver l'anticylone thermique de Sibérie


- dans les régions tempérées de chaque hémisphère les 2 zones de circulation des vents d'ouest,
où la pression réduite au niveau de la mer tend globalement à décroitre du sud au nord (pour l'hémisphèr
e Nord) ou du nord au sud (pour l'hémisphère Sud)
Les directions de ces vents ondulent entre des sucessions de centres d'action anticyclonique -les grands anticyclones océaniques et continentaux-
et des centres d'actions dépressionnaires - les dépressions océaniques
La circulation est plus intense dans l'hémisphère Sud où se maintiennent durant toute l'année des conditions proches de la tempête tandis que dans l'hémisphère Nord
les forts vents d'ouest partis du Nord-Est de l'Amérique alimentent généralement pendant l'hiver des séries de perturbations météorologiques qui traversent l'Atlantique
avant de parcourir l'Europe

- enfin dans les régions subpolaires et polaires de chaque hémisphère (au delà de 60 à 65° de latitude)
les 2 zones occupées par des anticyclones thermiques de faible épaisseur
qui entretiennent une ciruclation de vents d'est faibles

Ce sont en 1er lieu les différences d'éclairement de la surface terrestre par le rayonnement solaire (entrainant les différences de T°) et la rotation du globe terrestre
autour de son axe(déviant les mouvements de l'air) qui explique
l'existence et la structure de la circulation générale
Ces causes du reste n'agissent que sur la seule troposphère

Il existe aussi une circulation organisée des vents dans la stratosphère et la mésophère, tandis que la circulation des courants marins influe fortement sur le climat

Les centres d'actions anticyclonques et dépressionnaires

  • durant l'hiver de l'hémisphère Nord (ou boréal) des centres anticycloniques d'origine thermique s'installent sur le continent nord américain,
    mais surtout sur l'Asie où se constitue l'immense anticyclone de Sibérie
    Au dessus des océans, l'anticyclone du Pacifique Nord -anticyclone d'Hawai est moins consistant que l'anticyclone des Açores (renommé anticyclone des Bermudes lorsqu'il
    se déplace vers l'ouest) qui domine les partie centrale de l'Atlantique Nord
    En même temps 2 puissants centres dépressionnaires organisent la circulation des vents océaniques à l'approche des régions polaires : la dépression d'Islande
    (qui s'étend du Labrador au Nord de la Norvège) et la dépression des Aléoutiennes au nord du Pacifique Nord
    Durant l'été ces 2 dépressions faiblissent considérablement alors que les 2 anticylones se renforcent
    Mais une immense dépression thermique envahit alors toute l'Asie centrale et se prolonge jusqu'en Afrique au dessus du Sahara
  • la répartition de ces centres dans l'hémisphère Sud (ou austral) est bien moins contrastée que dans l'hémisphère Nord en fonction des saisons
    Les portions de continent situées dans la zone australe des latitudes subtropicales et tempérées sont généralement trop restreintes pour générer
    d'important centres d'origine thermique
    On peut cependant signaler l'appartition d'un anticyclone thermique modérée sur l'Australie au cours de l'hiver austral (qui correspond à l'été boréal)
    En revanche les parties sud des océans Atlantique, Indien et Pacifique sont animées respectivement par 3 centres d'actions qui se maintiennent toute l'année :
    l'anticyclone de l'Atlantique Sud ou de Sainte Hélène, l'anticyclone des Mascareignes et décalé vers l'Amérique l'anticylone de l'île de Paques
    A cette zone anticylonique- hachée durant l'été austral par les continents - succède plus au sud une zone dépressionnaire continue qui couvre tout l'année
    le vaste domaine océanique entourant l'Antarticque


Les masses d'air

Une masse d'air qui occupe un volume à grande échelle et se caractérise par une certaine uniformité horizontale de température et d'humidité est
une portion de la troposphère

Les masses d'air sont séparées par des fronts qui forment une zone de transition , zones où varient seniblement et rapidement les champs horizontaux de température et d'humidité
Une masse d'air se définit comme une importante section de la troposphère dont les caractéristiques vont de pair avec les vastes régions terrestres dont elle subit l'influence :
par exemple en hiver les hautes latitudes qui ne recoivent que peu d'ensoillement ont un air très froid, par contre au dessus du golfe du Mexique l'air est plus chaud et plus humide
Bien que l'air froid soit graduellement réchauffé dans sa descente vers le sud il y a un contraste marqué entre les masses d'air lorsqu'elles sont cote à cote dans la zone tempérée
Si la surface de la Terre était uniforme il ne pourrait y avoir que 2 masses d'air: une chaude et une froide qui seraient séparés par un front polaire
Mais la présence des continents et des océans vient changer les choses
Les échanges de chaleur et d'humidité entre l'atmosphère et la surface étant bien différents il en résulte la formation d'autres masses d'air

En résumé la planète est entourée d'air arctique et antartique, d'air polaire et d'air tropical


En plus de diviser l'air selon un régime de température on le divise aussi selon son humidité spécifique
:
une masse d'air sec sera "continental" et une masse d'air humide sera "maritime"
En combinant les 2 types de classification on a 6 masses d'air :
- continentales polaires (cP)
- continentales arctiques (cA)
- continentales tropicales (cT)
- maritimes polaires (mP)
- maritimes arctiques (mA)
- maritimes tropicales (mT)


Les masses d'air ne sont pas statiques elles voyagent en fontion des vents, ce qui fait que tout au long de leur trajet les caractéristiques des masses d'air seront modifiées
et si les différences deviennent nombreuses et ateignent une grande échelle tant à l'horizontale qu'à la verticale la masse d'air changera de type
Ces différentes masses d'air donnent des temps très diffférents qu'il s'agisse de l'été ou de l'hiver
La rencontre d'une masse d'air froid et d'une masse d'air chaud donne naissance à une dépression

Les cellules de convection

La troposphère comporte de grandes cellules qui dessinent la circulation atmosphérique générale (au sol comme en altitude) associant d
es mouvements verticaux et horizontaux et des transfets thermiques

0n distingue alors 3 grandes cellules par hémisphère dans lequel l'air se réchauffe et se refroidit :

Cellue de Hadley entre 0° et 30° /
Cellule de Ferrel entre 30 ° et 60° /
Cellule Polaire entre 60° et 90°
 
Cellule de Hadley entre 0° et 30° /
Cellule de Ferrel entre 30 ° et 60° /
Cellule Polaire entre 60° et 90°

Les cellules de Hadley

Dans chacun des 2 hémisphères la circulation méridienne de l'air au sein de la zone méridienne intertropicale (équateur) se poursuit continuement à travers
un système particulier rassemblant de très vastes cellules convectives appellées cellules de Hadley

Ces cellules soulevant l'air équatorial à haute altitude transportent vers les zones tempérées l'excédent d'énergie auparavant accumulé sous forme de chaleur et d'humidité par cet air
Puis une fois retombée à basse altitude elles retournent vers les tropiques en se chargeant à nouveau de la même énergie procurée directement par le rayonnement solaire

Ainsi différentes cellules de convection dans les 2 hémisphères jouent un rôle primordial dans la circulation de l'air atmosphérique
Ainsi entre les tropiques dominent les vents d'est réguliers et constants les alizés
Très chaud et très sec ils peuvent se charger d'humidité après de longs parcours océaniques
Les alizés du Nord-Est de l'hémisphère Nord et du Sud-Est de l'hémisphère Sud convergent l'un vers l'autre et forcent l'air à s'élever dans la région équatoriale
Les régions équatoriales consituent donc une zone de basses pressions
Les masses d'air humide soulevées par la convergence génèrent des nuages de type cumuloninbus et des précipitations intenses
A la tropopause, vers 15 km d'altitude ces masses d'air qui ont perdu une grande partie de leur humidité sous forme de précipitations, divergent et finissent par redescendre
aux latitudes 30°
Lors de cette subsidence l'air se réchauffe et son humidité relative diminue : les précipitations sont donc fortement ralenties
Les régions subtropicales ont donc un régime anticyclonique, générateur d'un climat chaud et sec : c'est la qu'on retrouve la ceinture des grands déserts,
tant dans l'hémisphère Nord que dans l'hémisphère Sud
En juin-juillet-aôut du fait de l'inclinaison de la Terre dans l'hémisphère Nord la zone qui recoit le plus de chaleur de la part du soleil se trouve au voisinage de 10° de latitude nord
C'est donc l'hémisphère sud qui est le plus déficitaire en énergie
La cellule de Hadley sud y est alors la plus intense
En conséquence la ZCIT se déplace vers le nord. Elle apporte la pluie dans
les zones sahéliennes (sud du Sahara) tandis que les précipiations des latitudes tempérées se déplacent vers le nord
En décembre-janvier-février c'est dans l'hémisphère nord que la cellule de Hadley est la plus importante
Le déplacement se fait vers le sud
La saison sèche commence au Sahel et la pluie tombe dans le nord du désert de Kalahari (Bostwana) tandis que les précipitations liées au front polaire sont responsables
de la saison humide au nord du Sahara

Les cellules de Ferrel

La rencontre des masses d'air polaire et des masses d'air tropicale forme le front polaire
L'air polaire et l'air tropical ne se mélange pas. Ils ont une température et une humidité différente
L'air chaud s'élève en pente douce au dessus de l'air froid qui favorise la condensation de l'humidité contenue dans l'air tropical maritime
Dans la zone de front se forment des nuages qui se déplacent d'Ouest en Est (flux d'Ouest)

Les cellules d'air polaire

Dans les régions polaires l'air froid et lourd subsiste et entretient au sol des hautes pressions
Ces masses d'air froid divergent au sol vers les latitudes tempérées. Les océans traversés cèdent une partie de leur réserve énergétique et de leur humidité
La température de l'air augmente donc, provoquant une ascendance. Un système de bases pressions s'installe progressivement vers 60° latitude
La cellule d'air polaire donne naissance à une dépression
En altitute, la convergence vers le pôle boucle la circulation au sein de la cellule polaire ainsi crée

L'ensemble de ces cellules de convection transportent de l'énergie depuis les régions excédentaires (zone convective du centre de l'Afrique)
vers les régions déficitaires des 2 hémisphères