2. Les bases de l’atmosphère
2.1. Composition de l'air
L'atmosphère terrestre est composée d'un mélange de gaz qui forme l'air que nous respirons. Cette composition est remarquablement stable dans la troposphère, où se déroulent les phénomènes météorologiques.
Composition moyenne de l'air sec
- •Azote (N₂) : 78,08 % - Gaz inerte qui dilue l'oxygène
- •Oxygène (O₂) : 20,95 % - Essentiel à la respiration et combustion
- •Argon (Ar) : 0,93 % - Gaz noble sans impact météorologique
- •Dioxyde de carbone (CO₂) : 0,04 % - Gaz à effet de serre principal
Gaz traces et leur importance
Bien que présents en faibles quantités, certains gaz traces jouent un rôle crucial dans les processus météorologiques :
- •Vapeur d'eau (H₂O) : 0 à 4 % selon les conditions - Principal facteur des phénomènes météo
- •Ozone (O₃) : Variable - Protection contre les UV, pollution en basse altitude
- •Méthane (CH₄) : 1,8 ppm - Gaz à effet de serre 25 fois plus puissant que le CO₂
- •Oxyde nitreux (N₂O) : 0,3 ppm - Gaz à effet de serre stable
Composition de l'atmosphère
2.2. Structure de l'atmosphère
L'atmosphère terrestre se divise en plusieurs couches distinctes, chacune avec ses propres caractéristiques de température, de pression et de composition. Cette structure influence directement les phénomènes météorologiques.
Les principales couches atmosphériques
1. Troposphère (0-12 km)
- •Altitude : Du niveau de la mer jusqu'à 8-18 km selon la latitude
- •Caractéristiques : Température décroît avec l'altitude (-6,5°C/km)
- •Météorologie : Siège de tous les phénomènes météorologiques
- •Composition : Contient 80% de la masse atmosphérique totale
2. Stratosphère (12-50 km)
- •Température : Augmente avec l'altitude grâce à l'absorption des UV par l'ozone
- •Stabilité : Très stable, pas de mélange vertical
- •Couche d'ozone : Protection contre les rayons ultraviolets
- •Avions : Zone de vol des avions de ligne
3. Mésosphère et Thermosphère (50+ km)
Ces couches supérieures ont peu d'influence directe sur la météorologie de surface, mais abritent les phénomènes comme les aurores boréales et la désintégration des météorites.
2.3. Pression atmosphérique et altitude
La pression atmosphérique est le poids de la colonne d'air qui s'exerce sur une surface donnée. Elle varie avec l'altitude, la température et les conditions météorologiques, constituant un élément clé de la prévision météorologique.
Comprendre la pression atmosphérique
- •Définition : Force exercée par le poids de l'atmosphère (1013,25 hPa au niveau de la mer)
- •Unités : Hectopascal (hPa), millibar (mbar), millimètre de mercure (mmHg)
- •Mesure : Baromètre (mercure ou anéroïde)
- •Référence : Pression standard = 1013,25 hPa = 760 mmHg
- •Suisse : Pression moyenne à Zurich (556m) ≈ 950 hPa, à Davos (1560m) ≈ 850 hPa
Variation avec l'altitude
La pression diminue exponentiellement avec l'altitude car il y a moins d'air au-dessus. Cette relation est cruciale pour la météorologie de montagne et l'aviation.
- •0 m : 1013 hPa (niveau de la mer)
- •1500 m : ~850 hPa (altitude moyenne des Alpes)
- •3000 m : ~700 hPa (hautes montagnes)
- •5500 m : ~500 hPa (Mont Blanc, limite respiration)
- •10000 m : ~265 hPa (altitude croisière avions)
Impact météorologique
- •Anticyclone : Haute pression (>1015 hPa) = beau temps stable
- •Dépression : Basse pression (<1010 hPa) = temps instable, précipitations
- •Gradient de pression : Différence de pression = force du vent
- •Tendance barométrique : Évolution de la pression = prédiction du temps
Variation de la pression avec l'altitude
2.4. Température et humidité
La température et l'humidité sont les deux paramètres fondamentaux qui déterminent le confort humain et les conditions météorologiques. Leur interaction régit la formation des nuages, des précipitations et des phénomènes atmosphériques.
La température de l'air
- •Définition : Mesure de l'agitation moléculaire de l'air
- •Échelles : Celsius (°C), Kelvin (K), Fahrenheit (°F)
- •Variations diurnes : Maximum l'après-midi, minimum en fin de nuit
- •Mesure : Thermomètre sous abri ventilé à 2m du sol
L'humidité atmosphérique
L'humidité caractérise la quantité de vapeur d'eau présente dans l'air. Elle influence directement la formation des nuages et la perception du confort thermique.
Types d'humidité
- •Humidité absolue : Masse de vapeur d'eau par m³ d'air (g/m³)
- •Humidité relative : Pourcentage de saturation à une température donnée (%)
- •Point de rosée : Température de condensation de la vapeur d'eau
- •Humidité spécifique : Masse de vapeur par kg d'air sec (g/kg)
Relation température-humidité
- •Capacité de saturation : L'air chaud peut contenir plus de vapeur d'eau que l'air froid
- •Condensation : Se produit quand l'air atteint 100% d'humidité relative
- •Évaporation : Augmente avec la température et diminue l'humidité relative
- •Confort : Zone optimale entre 40-60% d'humidité relative
Applications pratiques
- •Prévision : Risque de brouillard quand température ≈ point de rosée
- •Agriculture : Évapotranspiration des plantes selon température et humidité
- •Bâtiment : Calcul des besoins de chauffage/climatisation
- •Santé : Index de chaleur combinant température et humidité
- •Suisse : Températures moyennes : Bâle 11°C, Zurich 9°C, Davos 2°C (variations altitudinales importantes)
Relations température-humidité
Lignes d'humidité relative constante selon la température
2.5. Sources et références
Références scientifiques
- •Site internet : MÉTÉOSUISSE, Comprendre la météorologie. https://www.meteosuisse.admin.ch/home.html (consulté le 15 septembre 2025).
- •Page Web : ORGANISATION MÉTÉOROLOGIQUE MONDIALE, « Guide des instruments et méthodes d'observation météorologiques », OMM. https://library.wmo.int/index.php?lvl=notice_display&id=12407 (consulté le 15 septembre 2025).
- •Site internet : INSTITUT FÉDÉRAL DE RECHERCHES SUR LA FORÊT, LA NEIGE ET LE PAYSAGE (WSL), Recherche en sciences de l'atmosphère. https://www.wsl.ch/fr/ (consulté le 15 septembre 2025).
- •Page Web : NASA, « Earth's Atmosphere », NASA Climate Kids. https://climatekids.nasa.gov/atmosphere/ (consulté le 15 septembre 2025).
- •Site internet : NATIONAL WEATHER SERVICE, Aviation Weather Center. https://www.aviationweather.gov/ (consulté le 15 septembre 2025).
- •Page Web : WALLACE, John M., HOBBS, Peter V., « Atmospheric Science: An Introductory Survey », Academic Press, 2006. https://www.sciencedirect.com/book/9780127329512 (consulté le 15 septembre 2025).
Ressources complémentaires
- •Site internet : INFOCLIMAT, Observations météorologiques en temps réel. https://www.infoclimat.fr/ (consulté le 15 septembre 2025).
- •Page Web : COMMISSION EUROPÉENNE, « Copernicus Atmosphere Monitoring Service », ECMWF. https://atmosphere.copernicus.eu/ (consulté le 15 septembre 2025).
- •Site internet : UNIVERSITÉ DE VERSAILLES SAINT-QUENTIN, Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales. https://www.latmos.ipsl.fr/ (consulté le 15 septembre 2025).