Objectifs :
> Comprendre le climat : passé, présent et futur
> Étudier les différents climats sur Terre
> Évaluer les scénarios futurs et l'impact du réchauffement climatique sur le monde
Les différents climats sur Terre
Objectifs :
> Connaître la répartition des différents climats sur Terre.
> La cause de cette répartition ?
Les climats
chaleur - eau (disponible) = température - précipitations (pluie et neige)
Le climat conditionne la vie sur Terre. Il est l'écrin de la vie sur Terre.
Le climat fluctue d'une année à l'autre. Il est donc important d'étudier ce dernier sur des périodes de 30 ans environ afin de le définir.
Chaleur et quantité d'eau
La chaleur est liée au corps humain. Le plus important est la température qu'elle repère.
Afin d'étudier la température, on se base sur l'échelle des Celsius. La température est l'énergie disponible dans la matière et dans le vide. C'est donc de l'énergie moyennée à tous les états de la matière (et du vide).
Plus la température est basse, moins il y a d'énergie. Lorsque la température est nulle c'est qu'il n'y a plus d'énergie / plus de mouvement.
La chaleur sur Terre est en relation direct avec l'énergie apportée par les rayonnements du Soleil. La Terre reçoit plus de rayonnements solaires à l'Équateur qu'aux Pôles.
Plus il fait chaud, plus il y a de quantité d'eau disponible. Toutefois, ceci n'est pas automatique. Si c'est un désert, il n'y a plus d'eau du tout.
Dans les zones chaudes, l'évaporation est plus intense, il y a donc plus de pluies.
Températures et précipitations
Les températures et les précipitations sont les deux paramètres physiques nous permettant de comprendre la répartition de la chaleur et de la quantité d'eau disponible sur Terre. Le vent est le troisième facteur explicatif, et sera détaillé plus tard.
Le climat est ainsi guidé par l'énergie disponible sur Terre.
La décroissance de la température moyenne annuelle de l'Équateur vers les Pôles est due au fait que la surface de la Terre est chauffée par le Soleil.
Toutefois, une partie de l'énergie que reçoit l'Équateur est transportée vers les Pôles par les fluides (atmosphère + océan).
La distribution des précipitations quant à elle est principalement guidée par la circulation atmosphérique.
Pour la comprendre :
> Force de Coriolis : liée à la rotation de la Terre autour de l'axe des Pôles et en 24H.
> Atmosphère : avec ses températures, sa pression et sa composition.
> Cycle de l'eau
La force de Coriolis
La force de Coriolis est une conséquence de la conservation du moment angulaire dans un système en rotation. Quand un objet bouge dans un système de référence en rotation, il expérimente une force fictice appelée force de Coriolis, qui agit perpendiculairement à sa vitesse. Cette force fait que la trajectoire de l'objet se dévie, ce qui donne l'impression qu'il suit une courbe.
La force de Coriolis a des effets sur plusieurs phénomènes naturels différents. Pour exemple, sur Terre, la force de Coriolis influe sur la direction des vents et des courants océaniques. Dans l'hémisphère Nord, les objets en mouvement se dévient vers la droite alors que dans l'hémisphère Sud ils dévient vers la gauche.
- Plus la vitesse est grande, plus la force de Coriolis est grande. Si la vitesse est nulle, alors la force de Coriolis ne s'exerce pas.
- Elle s'exerce sur tout corps mobile.
- Il n'y a presque plus de force de Coriolis à l'Équateur.
L'atmosphère
Composition de l'atmosphère actuelle
La Vie et le cycle de l'eau liquide ont modifié la composition de l'atmosphère sur Terre.
La pression atmosphérique correspond à la masse de l'atmosphère sur 1cm2. Pour avoir un ordre de grandeur, cela correspond à 1kg sur 1cm2.
Elle décroit avec l'altitude.
La température diminue presque partout avec l'altitude. À l'Équateur cela est moindre car il y a plus de vapeur d'eau condensée du fait de la chaleur.
La diminution de la température est interrompue par la formation d'une couche d'ozone qui réchauffe l'atmosphère. Cette augmentation se fait à l'Équateur.
Cette cassure qu'est la tropopause agit comme un couvercle sur l'atmosphère. En dessous, l'air circule facilement : c'est la zone de la convection (troposphère). Au dessus, il n'y a plus de convection : c'est la stratosphère.
Son rôle est le nettoyage de l'atmosphère : il conditionne la circulation atmosphérique.
Le cycle de l'eau
L'évaporation dépend du fait qu'il y ait de l'eau et de la température.
Quand la masse d'air monte, elle va être soumise à des pressions et des températures de plus en plus faible. Lorsque la température est suffisamment basse, il va y avoir condensation.
En moyenne, un cycle d'eau dure 10 jours.
Le cycle d'eau prend de l'énergie à la surface en évaporant l'eau : il prend donc de l'énergie à la surface. Par suite, il transporte cette énergie prise vers les hautes latitudes.
Le cycle d'eau prend l'énergie là où il y en a beaucoup et en redonne progressivement là où il y en a moins.
Il capte par ses pluies, les poussières et les gaz.
La circulation atmosphérique
La circulation atmosphérique caractérise l'ensemble de la circulation des masses d'air (les vents) dans la troposphère (une couche de l'atmosphère), et ce à l'échelle de la planète. Elle permet de redistribuer la chaleur provenant du Soleil (les pôles recevant moins de radiations solaires que l'équateur), en conjonction avec les courants océaniques.
De l'équateur aux pôles, la circulation atmosphérique peut être divisée en trois zones de circulation des vents. Elles sont respectivement composées des cellules de Hadley, des cellules de Ferrel et des cellules polaires.
Cellules de la circulation atmosphérique
Les différents types de circulation des vents
Les vents transportent les masses d'air de l'Est vers l'Ouest (les Alizés).
Il y a peu de vents à l'Équateur car la Force de Coriolis est nulle.
Un cyclone est une masse d'air liée à un nuage avec beaucoup d'évaporation. En conséquence, ça pompe beaucoup d'énergie à la surface de la mer. Il faut donc que la mer soit chaude (au moins 28°C) sur une grande épaisseur (50taine de mètres minimum). Ces conditions peuvent être réunies à certains endroits des tropiques.
Ce cyclone va ensuite être pris par les Alizés.
Dès que le cyclone passe sur la terre, il n'a plus ce réservoir d'énergie et sa force va diminuer.
Il y a beaucoup plus de cyclones dans l'hémisphère Nord que dans l'hémisphère Sud. Dans le Nord, il y a pratiquement toutes les terres, et dans le Sud beaucoup d'océans.
La circulation océanique
La circulation océanique est la conséquence immédiate de la circulation atmosphérique.
Les vents de surface vont à la longue se décalquer sur la surface de l'océan.
La circulation de la surface de l'océan est totalement séparée de la mise en mouvement de l'énorme masse de l'océan.
La Zone Nord Atlantique est la principale source où les eaux de surface vont plonger vers l'océan (+ un petit peu à l'Antarctique).
La circulation océanique profond est une des clefs du dérèglement climatique. Cette circulation changeante modifie le contenu du CO2 dissout dans l'océan, et par conséquent du CO2 atmosphérique.
La répartition des pluies
La grande quantité d'eau à l'Équateur est le départ de la cellule de Hadley. C'est également là qu'il y a la plus grande masse d'eau chaude.
L'Afrique est la plus grande masse désertique sur Terre (se situe autour des 30°).
Réponse aux Objectifs du Chapitre 1
> La température décroit en moyenne de l’équateur aux pôles car le Soleil chauffe la sphère terrestre en priorité à l’équateur.
> Les zones de pluies et de sécheresse alternent suivant les latitudes, à cause de la circulation atmosphérique.
> Très grande disparité sur Terre entre chaleur et ressource en eau.
