Fiche de révision : Circulation atmosphérique et climat

📋 Plan du Cours

1. Atmosphère et composition de l’air
2. Structure verticale de l’atmosphère
3. Pression et formation des vents
4. Circulation générale et Coriolis
5. Océans et redistribution de chaleur
6. Températures et précipitations
7. Mécanismes de précipitation
8. Répartition mondiale des précipitations

📖 1. Atmosphère et composition de l’air

🔑 Notions clés & Définitions

• Atmosphère : Enveloppe gazeuse qui entoure la Terre et qui est retenue en grande partie par la gravité terrestre.

📝 Points essentiels

• L’air sec contient principalement:
  • 78,08 % de diazote
  • 20,95 % de dioxygène
  • 0,93 % d’argon
  • 0,04 % de CO₂
  • des traces d’autres gaz

📖 2. Structure verticale de l’atmosphère

★ À maîtriser

• 🔄 De bas en haut, l’atmosphère comprend:

  1. la troposphère
  2. la stratosphère
  3. la mésosphère
  4. la thermosphère

• La troposphère s’étend environ de 0 à 8-16 km et concentre les phénomènes météorologiques comme les nuages, les pluies, les vents et les orages.

• La stratosphère s’étend jusqu’à environ 50 km et contient la couche d’ozone, qui protège les êtres vivants d’une partie des rayonnements ultraviolets.

Compléments

• La mésosphère, d’environ 35 km d’épaisseur, arrête une grande partie des météorites, tandis que la thermosphère commence vers 80-100 km et contient un air extrêmement rare.

💡 Astuce mémo

Troposphère → stratosphère → mésosphère → thermosphère

📖 3. Pression et formation des vents

🔑 Notions clés & Définitions

• Pression atmosphérique : Correspond au poids exercé par la colonne d’air et vaut en moyenne 1013 hPa au niveau de la mer.
• Isobare : Ligne reliant les points qui ont la même pression atmosphérique.

📝 Points essentiels

• Un anticyclone est une zone de hautes pressions où l’air tend à descendre, tandis qu’une dépression est une zone de basses pressions où l’air tend à monter.

• Le vent se déplace des hautes pressions vers les basses pressions sous l’action du gradient de pression.

• Des isobares rapprochées indiquent un gradient de pression important et des vents plus rapides, tandis que des isobares espacées indiquent un gradient faible et des vents moins rapides.

• Le chauffage dilate l’air, diminue sa densité et le fait monter, tandis que le refroidissement augmente sa densité relative et le fait descendre.

💡 Astuce mémo

Échauffement différentiel → différences de pression → gradient → vent

📖 4. Circulation générale et Coriolis

★ À maîtriser

• La circulation atmosphérique redistribue l’énergie thermique en transférant de la chaleur des basses latitudes excédentaires vers les hautes latitudes déficitaires.

• La rotation terrestre et la force de Coriolis organisent la circulation en trois cellules par hémisphère : Hadley de 0° à environ 30°, Ferrel d’environ 30° à 60° et polaire d’environ 60° à 90°.

📌 L’effet de Coriolis dévie les mouvements atmosphériques vers la droite dans l’hémisphère Nord et vers la gauche dans l’hémisphère Sud, sans créer le vent.

• La ZCIT est une zone équatoriale de basses pressions où l’air chaud et humide monte, ce qui favorise d’importantes précipitations.

Compléments

• La cellule de Hadley est associée aux alizés, la cellule de Ferrel aux vents d’ouest et la cellule polaire aux vents polaires.

💡 Astuce mémo

Hadley → Ferrel → polaire, de l’équateur vers les pôles

📖 5. Océans et redistribution de chaleur

🔑 Notions clés & Définitions

• Upwelling : Remontée d’eau profonde vers la surface qui compense l’éloignement des eaux superficielles.
• Spirale d’Ekman : Décrit la déviation progressive du mouvement entraîné par le vent dans les couches océaniques inférieures sous l’effet de Coriolis.

★ À maîtriser

• Les océans couvrent 72 % de la surface du globe et contiennent 97 % de l’eau terrestre.

📌 Les courants océaniques de surface sont généralement provoqués par les vents et leur trajectoire est influencée par la force de Coriolis.

📌 Les courants marins redistribuent la chaleur à l’échelle mondiale ; les courants chauds réchauffent les côtes et augmentent l’humidité, tandis que les courants froids contribuent à leur refroidissement.

Compléments

• Lors d’un upwelling côtier, le vent éloigne les eaux de surface de la côte, libérant un espace compensé par la remontée des eaux profondes.

💡 Astuce mémo

Courants chauds : réchauffement et humidité ; courants froids : refroidissement

📖 6. Températures et précipitations

🔑 Notions clés & Définitions

• Précipitations : Formes d’eau liquides ou solides provenant de l’atmosphère et atteignant le sol ou s’évaporant avant de l’atteindre.

📝 Points essentiels

• La température moyenne annuelle indiquée pour Dallol est de 34,4 °C, tandis que le record homologué indiqué pour Furnace Creek est de 56,7 °C.

• À la station Vostok, la température moyenne indiquée est de −54,1 °C et le minimum homologué indiqué est de −89,2 °C.

📖 7. Mécanismes de précipitation

🔑 Notions clés & Définitions

• Saturation : Seuil au-delà duquel une masse d’air ne peut plus contenir davantage de vapeur d’eau, seuil qui dépend notamment de la température et de la pression.

★ À maîtriser

• 🔄 La formation des précipitations suit les étapes suivantes:

  1. refroidissement de l’air
  2. saturation
  3. condensation
  4. formation de gouttelettes ou de cristaux
  5. grossissement
  6. précipitation

• Dans la troposphère, la température diminue en moyenne de 6,5 °C tous les 1 000 m, ce qui favorise le refroidissement de l’air ascendant.

• Les trois grands mécanismes de précipitation sont:

  • les précipitations orographiques, liées au relief
  • les précipitations convectives, liées à l’ascension rapide d’un air chauffé
  • les précipitations frontales, liées à la rencontre de deux masses d’air de températures différentes

Compléments

• Les noyaux de condensation comprennent: les poussières, le sel marin, les suies volcaniques, la pollution, les particules issues des combustions industrielles

💡 Astuce mémo

Refroidissement → saturation → condensation → grossissement → précipitation

📖 8. Répartition mondiale des précipitations

★ À maîtriser

• Les précipitations frontales apparaissent lorsqu’un air chaud est contraint de s’élever au-dessus d’un air froid, ce qui provoque son refroidissement, sa condensation et des précipitations.

• Arica reçoit 0,76 mm/an et Wadi Halfa 1 à 2 mm/an, tandis que Mawsynram reçoit 11 873 mm/an et le mont Waialeale 11 680 mm/an.

Compléments

• Les précipitations orographiques se produisent surtout sur le versant au vent, où l’air forcé de monter se refroidit et se condense, tandis que le versant sous le vent est plus sec.

• Les précipitations convectives comprennent notamment:

  • les orages
  • les averses
  • les précipitations de la ZCIT

💡 Astuce mémo

Arica et Wadi Halfa sont très secs, Mawsynram et Waialeale très arrosés

📊 Tableaux de synthèse

Cellules et grands vents

Mécanismes de précipitation