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La température
La grandeur météo la plus familière.
Mesurer la température et la température potentielle
Mesurer correctement la température est plus subtil qu'il n'y paraît, et les météorologues utilisent des grandeurs dérivées pour comparer des masses d'air situées à des altitudes différentes.
L'abri météorologique normalisé
La température de l'air se mesure à 1,5 m du sol, dans un abri ventilé et peint en blanc. Ce blanc réfléchit le rayonnement, la ventilation évite l'air stagnant, et la hauteur soustrait le capteur à la chaleur du sol. Sans cette normalisation, deux stations donneraient des valeurs incomparables : un thermomètre au soleil peut indiquer 15 °C de trop.
La température potentielle
Une particule d'air qui monte se refroidit sans perdre de chaleur, simplement parce qu'elle se détend : on dit que l'évolution est adiabatique, c'est-à-dire sans échange de chaleur avec l'air environnant. La température potentielle est la température qu'aurait cette particule si on la ramenait adiabatiquement à la pression de référence de 1000 hPa. Elle se conserve dans un mouvement adiabatique sec, ce qui en fait un traceur idéal pour reconnaître une même masse d'air à des altitudes différentes. La version équivalente y ajoute l'effet de la chaleur latente de la vapeur d'eau.
Celsius et Kelvin
Le Celsius mesure les écarts usuels, mais la thermodynamique utilise le Kelvin, une échelle absolue dont le zéro, 0 K, correspond à -273,15 °C, la température où l'agitation des molécules est minimale. Les lois des gaz s'expriment toujours en kelvins, car un doublement de la température y a un sens physique, contrairement au Celsius.
💡 La température potentielle reste constante dans une évolution adiabatique sèche : elle permet de suivre une même masse d'air d'un niveau à l'autre.
Gradients adiabatiques et stabilité de l'air
Le sort d'une particule d'air qui s'élève dépend de la comparaison entre son propre refroidissement et celui de l'air environnant : c'est toute la question de la stabilité, qui décide s'il y aura convection et orages.
Le gradient adiabatique sec
Une particule non saturée qui monte se détend et se refroidit d'environ 9,8 °C par kilomètre : c'est le gradient adiabatique sec. Il ne faut pas le confondre avec le gradient moyen de l'atmosphère réelle, environ 6,5 °C/km, qui décrit l'environnement fixe, et non une particule en mouvement.
Le gradient adiabatique saturé
Dès qu'une particule est saturée, sa vapeur d'eau se condense en montant et libère de la chaleur latente. Ce dégagement freine le refroidissement : le gradient adiabatique saturé n'est plus que de 5 à 6 °C par kilomètre. C'est cette énergie latente qui alimente la puissance des orages.
Stable, instable, ou entre les deux
On compare le gradient réel de l'environnement aux deux gradients adiabatiques. Si l'environnement se refroidit plus lentement que la particule, celle-ci redescend : l'air est stable. S'il se refroidit plus vite que le gradient sec, la particule accélère vers le haut : l'air est absolument instable. Entre les deux, l'air est conditionnellement instable : stable tant que la particule est sèche, mais instable dès qu'elle se sature, c'est le cas le plus fréquent des orages d'été.
💡 Instabilité conditionnelle, humidité suffisante et un déclencheur pour soulever l'air : c'est la recette des orages convectifs.
Advection, masses d'air et température ressentie
La température d'un lieu ne dépend pas que du Soleil local : elle est aussi importée par le vent, qui déplace des masses d'air aux propriétés très différentes.
L'advection thermique
L'advection est le transport horizontal d'une propriété par le vent. Une advection chaude amène de l'air plus chaud, typiquement à l'avant d'un front chaud ; une advection froide de l'air plus froid, derrière un front froid. Il ne faut pas la confondre avec la convection, qui est un mouvement vertical : l'advection déplace l'air à l'horizontale, la convection le fait monter.
Les masses d'air
Une masse d'air est un vaste volume d'air aux propriétés homogènes, acquises au-dessus de sa région d'origine. On les classe selon cette origine : maritime ou continentale, polaire, tropicale ou arctique. La Belgique reçoit surtout de l'air maritime doux et humide venu de l'ouest, mais aussi, l'hiver, de l'air continental froid et sec venu de l'est, responsable des vagues de froid.
La température ressentie
Le corps n'échange pas la chaleur de la même façon selon le vent et l'humidité. Par temps froid, le vent balaie la fine couche d'air chaud qui entoure la peau et accélère la perte de chaleur : c'est le refroidissement éolien, ou wind chill. Par forte chaleur, une humidité élevée empêche la sueur de s'évaporer, or c'est l'évaporation qui refroidit le corps ; la chaleur devient alors accablante, ce que traduit l'indice de chaleur, ou humidex.
💡 Une même température de l'air se ressent très différemment selon le vent, qui refroidit, et l'humidité, qui accable par forte chaleur.
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