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23 avril 2008 3 23 /04 /avril /2008 14:28

Matériel :

·          1 globe

·          1 feutre effaçable

Introduction : Certaines connaissances théoriques nous sont nécessaires pour une meilleure compréhension tant des relevés des différents paramètres de l’atmosphère, que du système de circulation des masses d’air lié aux fronts nuageux et aux vents

1.        L’atmosphère

a.       Composition

(fig. 1) L’air atmosphérique est un mélange d’air sec et de vapeur d’eau en quantité faible mais très variable, à l’origine de très nombreux phénomènes météorologiques. Dans un volume d’air, la proportion est de quelques grammes de vapeur pour un kilogramme d’air sec.

b.       Structure verticale

(fig. 2) On divise l’atmosphère en plusieurs couches successives :

1.        La troposphère s’étend du sol jusqu’à une altitude moyenne de 11000 m (8000 m aux pôles, 17000 m à l’équateur).

2.        Sa limite supérieure, la tropopause, la sépare de la couche qui la surplombe : la stratosphère.

La troposphère se caractérise par une température qui diminue jusqu’à – 56 °c. La température se stabilise ensuite à cette température.

c.        Paramètres caractéristiques de l’atmosphère

Ce sont la pression, la température, le degré hygrométrique ou humidité.

1.        La pression

(fig. 3) Mesurée par un baromètre, et représentée par la hauteur d’une colonne de mercure, elle exprime le poids de la colonne d’air située au-dessus du lieu de la mesure. Certains baromètres sont gradués en millimètres de mercure. On retiendra que 1013,25 hPa = 760 mm de mercure.

La pression atmosphérique dépend du poids de la colonne d’air au-dessus du lieu, donc de sa densité et par conséquent de la température (plus l’air est chaud, moins il est dense et donc moins lourd). C’est grâce à ce phénomène que les ballons à air chaud s’élèvent dans les airs.

2.        La température

(fig. 4) Mesurée au voisinage de la surface, à l’intérieur d’un abri, à l’aide d’un thermomètre à mercure gradué généralement en degrés Celsius ou Kelvin. On retiendra que 0° C = 273,15 K.

Au cours d’une journée, la température passe par une valeur minimum (environ ½ heure après le lever du soleil) et par une valeur maximale (environ 2 heures après le passage du soleil à la verticale du lieu).

3.        Le degré d’hygrométrie

C’est le psychrographe qui va mesurer l’humidité relative de l’air exprimée en %.

A une pression et à une température données, l’air atmosphérique ne peut pas contenir plus d’une certaine quantité de vapeur. Au-delà de cette quantité maximale, il y a saturation, le surplus de vapeur se condense sous forme liquide et/ou solide en fonction de la température ambiante.

Le rapport entre la quantité réelle de vapeur et cette quantité maximale indique l’humidité relative de l’air que l’on exprime en pourcentage (à 100 % d’humidité Þ condensation et formation d’un nuage).

Plus la température est basse et moins l’air atmosphérique peut contenir de vapeur.

Fiche élève n° 19 (MTO 1-02) remplie avec l’aide de l’enseignant

·          Comment se forment les nuages (comment arrive-t-on à la saturation d’une masse d’air ?

·         

·          Il existe deux processus

1.        Augmentation de la quantité de vapeur d’eau

Ce phénomène se produit par exemple lorsque la masse d’air passe au-dessus d’une étendue maritime et que la température élevée de l’eau favorise son évaporation.

2.        Abaissement de la température de la masse d’air

C’est le mode saturation le plus fréquent. C’est lui qui est à l’origine de la fabrication des perturbations (vu plus tard).

Cet abaissement de la température s’effectue de deux manières :

· La température s’abaisse à pression constante. La température à laquelle apparaît la saturation s’appelle température du point de rosée. Tout refroidissement supplémentaire entraîne une transformation d’une partie de la vapeur d’eau en gouttelettes par condensation. Il est donc intéressant de connaître le point de rosée afin de prévoir les risques de brouillard (vu plus tard)

· Par soulèvement, l’air subit ne détente. En effet, lorsque la pression d’un gaz diminue, sa température diminue aussi. La température à laquelle se produit la condensation n’est pas ici la température du point de rosée : la pression ayant diminué, sa valeur est différente, on l’appelle température du point de condensation. C’est ce phénomène qui est à l’origine de la formation des cumulus et de la convection (vu plus tard).

d.       L’atmosphère type

C’est un modèle d’atmosphère théorique prenant comme référence les conditions standard au niveau de la mer :

·         Température 15° C

·         Pression 1013,25 hPa

Selon ce modèle, la température baisse de manière continue de 2° C / 1000 ft soit 6,5° C / 1000 m jusqu’à atteindre  - 56,5° C à 11000 m

La pression dans les basses couches diminue de 1 hPa / 28 ft

Le pilote d’avion utilise couramment l’atmosphère type :

Exemple :

·         Comment calculer le QFE d’un aérodrome lorsqu’il ne nous est pas donné ?

·        

·         Il faut connaître l’altitude du terrain (donnée en ft sur les cartes VAC et les cartes 1/500000e  (ex : 180 ft) et connaître le QNH (ex : 1017 hPa) Þ 180 : 28 = - 6 hPa soit un QFE = 1017 – 6 = 1011 hPa

Fiche élève n° 20 (MTO 1-03) remplie avec l’aide de l’enseignant

e.        Les phénomènes énergétiques

La température est le résultat d’un bilan en énergie qui fait intervenir des échanges sous forme de :

·          Rayonnement : propagation de l’énergie sous forme d’ondes comme l’énergie solaire

·          Conduction, convection : échange de chaleur entre les basses couches de l’atmosphère et le sol par exemple

·          Changements d’état de l’eau : les transformations de la vapeur vers l’état liquide ou solide (condensation) s’accompagnent d’une certaine libération de chaleur. Les transformations inverses (évaporation, sublimation) s’accompagnent de la même absorption de chaleur (expérience : impression de frais sur la main mouillée lorsque l’on souffle dessus : l’évaporation est une transformation qui absorbe de la chaleur).

Fiche élève n° 21 (MTO 1-01) remplie avec l’aide de l’enseignant

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Published by Manu - dans Cours
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