Météorologie
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Phénomènes météorologiques

Données directes et calculées

Circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) atmosphérique

La circulation atmosphérique est le mouvement à l'échelle planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie....) de la couche d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les...) entourant la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la...) qui redistribue la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) provenant du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification...) en conjonction avec la circulation océanique. En effet, comme la Terre est un sphéroïde (Un sphéroïde ou ellipsoïde de rotation est une surface quadrique en 3 dimensions obtenue par rotation d'une ellipse autour d'un de ses axes principaux. Si l'ellipse tourne autour...) ayant un axe de rotation 23,5 degrés par rapport à son plan de translation autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter,...) de notre étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.), la radiation (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement électromagnétique (par...) solaire incidente au sol varie entre un maximum aux régions faisant face directement au Soleil (équateur) et un minimum à celles très inclinés par rapport à ce dernier (Pôles). La radiation réémise par le sol est liée à la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de...) d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) reçue. Il s'en suit un réchauffement différentiel (Un différentiel est un système mécanique qui a pour fonction de distribuer une vitesse de rotation de façon adaptative aux besoins d'un ensemble mécanique.) entre les deux régions qui ne peut persister sous peine d'une augmentation sans fin de ce dernier et c'est ce qui crée la circulation atmosphérique.

La pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) à la surface et en altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la...) se répartie donc en zones organisées où la pression est un maximum (Anticyclone), un minimum (dépression), un minimum local (creux barométrique), un maximum local (crête barométrique). Les zones où les basses températures provenant des Pôles rencontrent les chaudes températures venant de l'Équateur se nomment des fronts : Front froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.), front chaud et front occlus. Certains systèmes métérologiques ont des noms particuliers : cyclones tropicaux, Mousson (La mousson est le nom d'un système de vents périodiques des régions tropicales, actif particulièrement dans l'océan Indien et l'Asie du Sud. Le mot mousson provient (par le portugais) de l'arabe mawsim qui signifie...), Haboob, El Nino, Blocage d'air froid, etc.

Vent

Le vent est un mouvement de l’atmosphère. Il peut apparaître sur n’importe quelle planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la...) disposant d’une atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :). Ces mouvements de masses d’air sont provoqués par deux phénomènes se produisant simultanément : un réchauffement inégalement réparti de la surface de la planète par l’énergie solaire et la rotation de la planète.

Sur Terre, plusieurs régions ont des vents caractéristiques auxquels les populations locales ont données des noms particuliers. Les vents sont une source d’énergie renouvelable, et ont été utilisés à travers les siècles à divers usages, par les moulins à vent, la navigation (La navigation est la science et l'ensemble des techniques qui permettent de :) à la voile ou plus simplement le séchage. En montagne (Une montagne est une structure topographique significative en relief positif, située à la surface d'astres de type tellurique (planète tellurique, satellites comme la Lune), et faisant généralement partie d'une chaîne...), le vol à voile (Le vol à voile est une activité de loisirs et de compétition au cours de laquelle ses adeptes appelés vélivoles utilisent un aérodyne appelé planeur. Alors que certains vélivoles...) utilise pour partie le vent (vol de pente) et en général (montagnes et plaines) les courants ascendants générés par l'échaufement des particules d'air. La vitesse (On distingue :) du vent est mesurée avec un anémomètre mais peut être estimée par une manche à air (La manche à air est un dispositif destiné à indiquer non seulement la direction du vent, mais aussi — contrairement à la girouette — une estimation...), un drapeau, etc.

Les vents peuvent être réguliers ou en rafales. On retrouve des corridors de vent très forts le long des zones de contraste de températures qu'on appelle courant-jets. Sous les orages, la transformation du cisaillement horizontal (Horizontal est une orientation parallèle à l'horizon, et perpendiculaire à la verticale. Une ligne horizontale va « de la gauche vers la droite » ou vice versa.) du vent en tourbillon vertical (Le vertical (rare), ou style vertical, est un style d’écriture musicale consistant en accords plaqués.) donne une tornade (Une tornade (de l'espagnol tornado, dérivé du verbe tornar, tourner) est un vortex (tourbillon) de vents extrêmement violents, prenant naissance à la base d'un nuage d'orage...) ou une trombe marine (Une trombe marine est une colonne d'air mélangé d'eau en rotation, formant un entonnoir nuageux, sous un nuage convectif au-dessus d'une étendue d'eau. Ces phénomènes de...). Le même phénomène peut se produire sans nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage dépend de la lumière qu’il...) et donne un tourbillon de poussière (Un tourbillon de poussière se forme par beau temps, lorsque de l'air sec et instable entre en rotation et soulève la poussière ou le sable du sol. Les tourbillons de...). La descente de l'air vers le sol avec les précipitations dans un orage (Un orage, de l'ancien français ore qui signifiait vent, est une perturbation atmosphérique d'origine convective associée à un type de nuage particulier : le cumulonimbus. Ce dernier est à forte extension...) donne une rafale descendante.

En mer, les fronts de rafales sont appelées grains

Nuages et précipitations

L'atmosphère terrestre est constituée principalement d’azote (près de 80%), d'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) et de vapeur () d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.). Ses mouvements verticaux permettent la compression ou la dilatation (La dilatation est l'expansion du volume d'un corps occasionné par son réchauffement, généralement imperceptible. Dans le cas d'un gaz, il y a dilatation à pression constante ou maintien du volume et augmentation de la pression.) de ce gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de...) selon la loi des gaz parfaits dans un processus habituellement adiabatique (En thermodynamique, une transformation est dite adiabatique (du grec adiabatos, « qui ne peut être traversé ») si elle est effectuée sans qu'aucun échange de chaleur...). La quantité maximale de vapeur d’eau que peut contenir l'air est fonction de la température de celui-ci. Lorsque l'air s'élève, il se dilate et sa température diminue, permettant la condensation de la vapeur d'eau, à saturation, en gouttelettes. Un nuage est alors formé.

Un nuage est donc un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude...) de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de particule. En géomorphologie, la suspension est un mode de transport des sédiments. Le...) dans l’air. L’aspect du nuage dépend de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière...) qu’il reçoit, de la nature, de la dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son...), du nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) et de la répartition des particules qui le constituent. Plus l’air est chaud, plus il peut contenir de la vapeur d’eau, et plus le nuage sera important. Plus les mouvements verticaux de l'air sont forts, plus le nuage aura une extension verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.) importante.

On distingue deux types principaux de nuages : les nuages stratiformes, qui proviennent du mouvement à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et qui emporte une échelle escamotable de grande hauteur. Le terme...) de l'atmosphère, et les nuages convectifs qui eux se forment localement quand l'air est instable. Ces deux types de nuages peuvent se retrouver à tous les niveaux de la troposphère (La troposphère est la partie de l'atmosphère terrestre située entre la surface du globe et une altitude d'environ 8 à 15 kilomètres, selon la latitude et la saison. Elle est...) et sont subdivisés selon la hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) où ils se trouvent (basse, moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des...), élevée).

Si le mouvement vertical est suffisant, les gouttelettes ou les cristaux de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) se fusionneront pour donner des précipitations liquides ou solides : pluie (La pluie désigne généralement une précipitation d'eau à l'état liquide tombant de nuages vers le sol. Il s'agit d'un hydrométéore météorologique qui fait partie du cycle...), bruine, neige (La neige est une forme de précipitation, constituée de glace cristallisée et agglomérée en flocons pouvant être ramifiés d'une infinité de...), grêle (La grêle est un type de précipitation qui se forme dans des orages particulièrement forts lorsque l'air est très humide et que les courants...), grésil, verglas (Le verglas est un dépôt de glace compacte et lisse, généralement transparent, provenant d'une pluie ou d'une bruine d'eau surfondue, en...) et granule de glace. Elle seront sous forme continue avec les nuages stratiformes et sous formes d'averses ou d'orages dans ceux convectifs. D'autres hydrométéores se forment au sol comme la brume et le brouillard (Le brouillard est le phénomène météorologique constitué d’un amas de fines gouttelettes ou de fins cristaux de glace, accompagné...).

Phénomènes accessoires

Les phénomènes météorologiques sont souvent accompagnés de ou produisent des phénomènes secondaires. Le vent soulève du sol des solides non aqueux, des lithométéores, qui restent en suspension dans l’atmosphère. La brume sèche est ainsi une suspension dans l’air de particules invisibles à l'œil nu et sèches, suffisamment nombreuses pour donner à l’air un aspect opalescent. Dans les régions sèches, la brume de sable (Le sable, ou arène, est une roche sédimentaire meuble, constituée de petites particules provenant de la désagrégation d'autres roches dont la dimension est comprise entre 0,063 et 2...) est une suspension de poussières ou de petits grains de sable qui restent dans l’air après une tempête (Une tempête est un phénomène météorologique violent à large échelle dite synoptique, avec un diamètre compris en général entre 200 à 1 000...) de vent. Le chasse-poussière ou chasse-sable est de la poussière ou du sable soulevés du sol à des hauteurs faibles ou modérées par un vent suffisamment fort et turbulent (Le HMS Turbulent (n° de coque : S 87) est un bâtiment de la classe Trafalgar de sept sous-marins nucléaires d'attaque de la Royal Navy.). Quand le vent augmente, on assiste à des tempêtes de sable ou de poussière qui atteignent de grandes hauteurs. Quand un vortex très local se forme dans les régions désertiques, il y a souvent des tourbillons de poussière, un genre de tornade sans nuages.

Certains phénomènes lumineux sont dus à la réflexion, la réfraction (En physique des ondes — notamment en optique, acoustique et sismologie — le phénomène de réfraction est la déviation d'une onde lorsque la vitesse de celle-ci change...), la diffraction (La diffraction est le comportement des ondes lorsqu'elles rencontrent un obstacle qui ne leur est pas complètement transparent ; le phénomène peut être interprété par la...) ou à l'interférence (En mécanique ondulatoire, on parle d'interférences lorsque deux ondes de même type se rencontrent et interagissent l'une avec l'autre. Ce phénomène apparaît souvent en optique avec les ondes...) de la lumière sur les particules présentes dans l’atmosphère. Ce sont des photométéores. Ainsi, le halo et les parhélies, qui peuvent apparaître autour du Soleil ou de la Lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La distance moyenne séparant la Terre de...), sont dus à la réfraction ou la réflexion de la lumière sur des cristaux de glace dans l’atmosphère. Ces phénomènes ont la forme d’anneaux, d’arcs, de colonnes ou de foyers lumineux. Autour du Soleil, les halos peuvent avoir certaines couleurs alors qu’autour de la Lune, ils paraissent toujours blancs. De même, la couronne est constituée d'un ou de plusieurs anneaux colorés observables autour du Soleil ou de la Lune lorsqu'il (elle) se trouve derrière des nuages minces comme les altocumulus. Elle est due à la diffraction de la lumière sur les particules des nuages.

D'autres phénomènes sont dus à la diffraction de la lumière. L'irisation, généralement du bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm. Elle varie en...) et/ou du vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur, appelé cône...) pâle, est la présence de couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) sur les bords des nuages à cause de la diffraction de la lumière. Une gloire est formée d'anneaux colorés qui apparaissent autour de l’ombre de l’observateur sur un nuage ou le brouillard en contrebas. L'arc-en-ciel (Un arc-en-ciel est un phénomène optique et météorologique qui rend visible le spectre continu de la lumière du ciel quand le soleil brille pendant la...), dont les couleurs vont du violet (Le violet est une couleur, composée d'un mélange de bleu (environ 50% de luminosité) et de rouge (environ 25% de luminosité) en synthèse additive, et d'un mélange de...) au rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.), apparaît lorsque la lumière venant d'une éclaircie passe dans une atmosphère remplie de gouttes de pluie. Les anneaux de Bishop sont un phénomène lumineux qui apparaît sur des particules solides, après une éruption volcanique par exemple, formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur perçue...) des anneaux bleuâtres à l’intérieur et rouges à l’extérieur, causé par la diffraction des rayons lumineux sur ces particules.

Le mirage est dû aux densités différentes des couches d’air que traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de la voie, sous les rails, pour en maintenir...) le rayon lumineux. Deux cas peuvent se produire : sur un sol surchauffé un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise,...) éloigné devient visible, mais en image inversée, comme s’il se réfléchissait sur une étendue d’eau. C’est le mirage des déserts (le même phénomène se produit sur les routes goudronnées). Sur un sol plus froid que l’air, l’image de l’objet paraît au-dessus de l’objet vu directement. De tels mirages s’observent souvent en montagne ou au-dessus de la mer. C’est ainsi que l’on peut voir des objets situés en-dessous de l’horizon. Les pied-de-vents sont des rayons solaires passant entre les nuages et vus à contre-jour, rayons qu'on perçoit alors comme un faisceau lumineux dans le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) ou comme une « douche de lumière ».

Il y a également diverses manifestations de l’électricité atmosphérique sous forme de lumières ou de bruits, appelées électrométéores. La plupart sont associés aux orages où on observe des décharges brusques d’électricité. Il s'agit de la foudre, de l'éclair et du tonnerre (Le tonnerre est un bruit qui est produit par l'expansion brutale de la fine colonne d'air qui a été chauffé très rapidement par la foudre au cours d'un orage.). Le feu (Le feu est la production d'une flamme par une réaction chimique exothermique d'oxydation appelée combustion.) de Saint-Elme est un type particulier de foudre.

Finalement, bien que non associées à la météorologie, les aurores polaires, sont des phénomènes lumineux apparaissant dans les hautes couches de l’atmosphère en forme d’arcs, de bandes ou de rideaux. Les aurores sont fréquentes aux hautes latitudes où les particules ionisées du vent solaire (Le vent solaire est un flux de plasma constitué essentiellement d'ions et d'électrons qui sont éjectés de la haute atmosphère du Soleil. Pour les étoiles autres que...) sont déviées par les pôles magnétiques et viennent frapper l'atmosphère.

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