Dynamique et circulation de l'atmosphère terrestre

Dynamique de l'atmosphère

La distribution latitudinale de l'énergie solaire

La Terre est une sphère, de sorte que les rayons du soleil n'atteignent pas la surface à angle droit en tout point. L'ensoleillement serait permanent à l'équateur si l'axe de la Terre n'était pas incliné. Cependant, en raison de cette inclinaison, les rayons du soleil sont perpendiculaires au Tropique du Cancer le 21 juin et au Tropique du Capricorne le 23 décembre. Le reste de l'année, ils frappent perpendiculairement une latitude située entre les deux tropiques (fig. 6.14), ce qui engendre les saisons.

La quantité d'énergie solaire reçue dépend de deux facteurs :

• Le temps d'exposition : L'inclinaison de la Terre et sa rotation déterminent le nombre d'heures de lumière.
• L'angle d'incidence : L'intensité du rayonnement par unité de surface diminue à mesure que l'angle d'inclinaison augmente. Une inclinaison plus forte répartit l'énergie sur une plus grande surface et allonge le trajet du rayonnement à travers l'atmosphère, augmentant ainsi l'absorption.

La zone tropicale reçoit donc plus d'énergie solaire. À mesure que l'on s'éloigne de l'équateur vers les pôles, l'énergie annuelle diminue et les variations saisonnières augmentent.

Les mouvements verticaux de l'atmosphère

Les mouvements verticaux dans la troposphère sont dus aux différences de température liées à l'altitude. Selon la loi des gaz parfaits P = ρRT (où P est la pression, ρ la densité, R une constante et T la température), si la température de l'air augmente à pression constante, sa densité diminue.

Une inversion thermique se produit lorsque la température augmente avec l'altitude. Un cas fréquent au sol (fig. 6.18), par temps clair et en hiver, est dû au refroidissement de la couche d'air au contact du sol froid. Cette couche d'inversion empêche la dispersion des polluants.

Les mouvements verticaux créent des zones de pression :

• Dépressions (Cyclones) : Air ascendant, refroidissement, condensation et précipitations.
• Anticyclones : Air descendant, réchauffement, évaporation et temps sec.

Les mouvements horizontaux de l'atmosphère

L'air descendant dans les anticyclones crée des vents de surface divergents, tandis que l'air ascendant dans les dépressions crée des vents convergents. La force de Coriolis, liée à la rotation terrestre, dévie ces trajectoires en spirale.

Force de Coriolis

La Terre tournant d'ouest en est, la vitesse de rotation est plus faible aux pôles qu'à l'équateur. Cela provoque une déviation des vents vers la droite dans l'hémisphère nord et vers la gauche dans l'hémisphère sud.

Interprétation de la carte des isobares

Les isobares relient les points de même pression. Des isobares rapprochées indiquent un fort gradient de pression et des vents soutenus, tandis qu'un espacement important indique des vents légers.

Schéma de la circulation atmosphérique

L'air chauffé à l'équateur s'élève et circule vers les pôles. Ce mécanisme crée des cellules de circulation, des alizés et des vents d'ouest. La zone de convergence intertropicale (ZCIT) marque la rencontre des alizés des deux hémisphères, tandis que le front polaire sépare l'air froid polaire de l'air chaud.

Zones climatiques et diagrammes ombrothermiques

Les paramètres climatiques (température, pression, vents, précipitations) sont calculés sur plusieurs années. Les diagrammes climatiques permettent d'analyser la relation entre la température et les précipitations pour comprendre l'impact du climat sur le milieu vivant.