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Humidité atmosphérique et précipitations

 

Frédéric Elie, juin 2010

 

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Les précipitations nécessitent des conditions très précises pour se produire : il faut de la vapeur d’eau dans l’atmosphère, c’est-à-dire un mélange d’air sec et d’eau sous forme gazeuse, ce mélange étant quantifié par l’humidité de l’air. Il faut aussi des noyaux de condensation pour la formation des embryons qui vont donner naissance à des gouttes de pluie, des flocons de neige ou de la glace capables de tomber. Ces phases condensées, en suspension dans l’atmosphère, forment les nuages. Enfin, il faut des mouvements turbulents pour permettre aux particules condensées de monter vers les couches d’air froid puis redescendre, ce qui va les faire grossir, se rapprocher les unes des autres et tomber jusqu’au sol sous l’action de leurs poids.

La quantité de vapeur d’eau, et ses états thermodynamiques, sont liés aux conditions de changement d’état de l’eau dans l’atmosphère et conduisent à des situations différentes vis-à-vis de la formation des nuages et des mouvements convectifs selon que l’air humide est en sursaturation ou en sous-saturation.

Les noyaux de condensation contribuent pour une grande part à la formation de particules condensées (gouttelettes d’eau, glace, flocons de neige) et le processus met en jeu la dynamique des aérosols atmosphériques. L’un des mécanismes majeurs de la formation des gouttes de pluie, de neige ou de glace (grêle) est l’effet Bergeron : la pression de vapeur saturante est plus petite à la surface de la glace qu’à la surface de gouttelettes d’eau, il en résulte que l’eau s’évapore plus facilement à la surface de la glace, et la vapeur ainsi formée se condense sur les gouttelettes, contribuant ainsi à leur croissance.

Les mouvements turbulents au sein des masses nuageuses sont liées aux conditions d’instabilité de l’air humide et aux mouvements d’ensemble des masses d’air atmosphériques.

Il en découle que, pour introduire une première compréhension des phénomènes de précipitations, il est utile de procéder en trois étapes successives : état des lieux de la dynamique de l’air humide dans l’atmosphère, formation et constitution des nuages, conditions pour que les phases condensées de ces nuages donnent des précipitations. C’est la démarche adoptée dans cet article...


©Frédéric Élie, juin 2010 - http://fred.elie.free.fr - page 1/1