Cours de Météo 18/12/2014 Science complexe récente depuis XIXème : = Physique & Chimie + Aujourd hui >> modélisation Mathématique
1 - Introduction 2 - La terre dans un système solaire 3 - l atmosphère & effet de serre 4 - Propriétés de l atmosphère 5 - Propriétés de l air 6 - Propriétés des masses d airs 7 - Qu est ce qu un nuage 8 - Comment nait le vent? 9 - Phénomènes locaux 10 - Conclusion 11 - Annexes
1 - Introduction Quel intérêt pour un marin?
1 - Introduction REVENIR A BON PORT avec un bateau en état et surtout avec un équipage au complet en pleine forme
2 - La terre dans un système solaire
2 - La terre dans un système solaire Axe de rotation de 23,27 / soleil Précession axiale, est dû à l'attraction combinée du Soleil et de la Lune Grand cercle en 26000 ans Mouvements + gravité Petit cercle en 19 ans
2 - La terre dans un système solaire 23,27 justifie l'existence des différentes saisons
3 l atmosphère & effet de serre
3 l atmosphère & effet de serre Rayonnement du soleil Rayonnement de la terre
3 l atmosphère & effet de serre Couches nuageuses et fraîcheur des jours et des nuits Différence de température du sol entre le jour et la nuit
T mini : 1/2 h après le lever du soleil T max : 1 après le passage du soleil au zénith 3 l atmosphère & effet de serre
3 l atmosphère & effet de serre 71 % de la surface de la Terre est recouverte d eau L'eau se réchauffe moins vite que l'air mais elle se refroidit moins vite contrairement à l'air
3 l atmosphère & effet de serre Circulation océanique Si évaporations élevées, l'eau de la mer devient plus salée Densité de l'eau de mer dépend davantage de la salinité que de la température.
4 Propriétés de l atmosphère la pression atmosphérique? C'est le poids de la colonne d'air s'étendant des limites de l'atmosphère jusqu'au niveau de la mer. En moyenne = 1013 millibars ou hecto pascal (100 g/m²) Grec «ATMOS» = vapeur Gazs maintenus autour de la terre par la gravitation
4 Propriétés de l atmosphère L'ozoneou trioxygène = O 3 Très instable Troposphère contient 9/10 de la masse des gaz de l atmosphère la pression diminue de moitié chaque fois que l on s élève de 5 km. la température diminue avec l altitude : -6.5 / 1 000 m l'eau = 0,25 % de la masse totale de l'atmosphère, concentrée dans les 1ers Km
5 Propriétés de l air L air humide, plus léger : L'air sec, plus lourd : En humidifiant l'air dans le volume V, une certaine fraction des molécules de N2 et de O2 sont chassés et remplacés par des molécules d'eau (H2O) plus légers. L air humide monte dans le ciel L'air sec descend vers sol ou mer pour faire sécher du linge, on augmente la température de l'air >> on augmente la capacité de l air à contenir de l'eau.
5 Propriétés de l air 970 Plus l'agitation des molécules est grande, plus la température est élevée. Si l'agitation cesse, la température est le zéro absolu = -273 C (Celsius) = 0 K (Kelvin) 1030 L'air sous pression est plus lourd: Plus l'air est sous pression, plus il est plus stable
6 Propriétés des masses d airs L air à plus faible pression (< 1013 mbar) monte dans le ciel. Il est : + humide, + chaud, + léger, + dilaté L'air à plus haute pression (> = 1013 mbar) descend vers sol ou mer Il est : + sec + froid + lourd + dense >> Etat + stable >> Etat + instable : Annonce de dégradation > si descente de 0,25 à 0,5 hpa / h = venue d une dépression > si descente de 1 à 2 hpa / h = venue d un fort coup de vent ou tempête; en été, orage
7 Formation des vents Les masses d air de nature différente ne se mélangent pas
7 Formation des vents force de Coriolis Dans l hémisphère Nord, placé face au vent, l anticyclone (les hautes pressions) est à gauche et la dépression (les basses pressions) à droite loi de Buys-Ballot
7 Formation des vents
7 Formation des vents La force du vent est fonction du gradient de pression. Le gradient de pression est la distance (mesurée en degré de latitude) qui sépare 2 isobares. les isobares sont tracées de 5 en 5hPa (hectopascal), et que vous vous situez aux alentours de la latitude 50 Nord, une distance de 2 degrés de latitude entre deux isobares correspond à un vent de 30 noeuds. Latitude 1 1,5 2 3 4 60 N 50 nds 35 nds 25 nds 15 nds 10 nds 50 N 60 nds 40 nds 30 nds 20 nds 15 nds 40 N 50 nds 35 nds 25 nds 20 nds 30 N 60 nds 45 nds 30 nds 25 nds
7 Formation des vents force de Coriolis
7 Formation des vents
8 Ligne des points de givrage Ligne des points de rosée
2 Refroidissement Qu est-ce qu un nuage? FUSION EVAPORATION??? sublimation??? Condensation solide Vapeur d eau (gaz) Solidification Condensation Réchauffement 1 1 Compression libération de chaleur dans l air ambiant 2 Dilatation refroidissement de l air ambiant
Un nuage contient Gouttelettes d eau résultat de condensation Cristaux de glace Diverses particules: sels marin, poussières, sable, pollution solide Qu est-ce qu un nuage? Un nuage vit: Mouvement de chute des gouttelettes, lent dû à la résistance de l air et au faible poids des gouttes En équilibre par l ajout de vent Des particules s évaporent, se subliment, précipitent, se reforment Mouvements incessants Eléments de comparaison L ensemble des gouttelettes d eau d un cumulus de beau temps = plusieurs tonnes d eau Densité du cumulus = 1g d eau / m3 Phénomène de condensation: Enrichissement en vapeur d eau Seuil de saturation fonction de la température Avec présence obligatoire de noyau de condensation Cf diverses particules 3 types de condensation: contact, rayonnement (lune rousse), mélange
Qu est-ce qu un nuage?
Comment nait le vent? La base: Les Thermiques 2 1 Air Humide 1 Le soleil chauffe le sol qui dilate l air à proximité. Cet air monte, l humidité s évapore. Effet de convection naturelle. Un courant ascendant se crée 3 L air humide vient frapper le relief qui dévie vers le haut. L air se refroidit en montant, l humidité condense en un nuage 2 La vapeur d eau en montant se refroidit et condense Nuage Un courant descendant se crée
Comment nait le vent? Anti cyclone et dépressions Rotation de la terre 2 P-- 1 P++ 2 1 Le soleil chauffe le sol qui se dilate l air à proximité. Cet air monte, l humidité s évapore. Un courant ascendant se crée L air en montant se refroidit et condense Nuage Un courant descendant se crée
SOMMAIRE Comment nait le vent? Le cycle de l eau Qu est-ce qu un nuage? les thermiques Notion anti cyclone dépression Phénomènes locaux Brise de terre Brise de mer Convergence / divergence Effet de pointe Approche d une falaise Accélération par canalisation Action dynamique du relief Action physique des pentes
Les phénomènes locaux: Brise de Terre La Brise de terre La nuit, le sol se refroidit plus vite que l eau: -l air au dessus de la terre devient plus dense et s écoule vers la mer, par effet de gravité + pente du littoral vent de la terre vers la mer s établit
Les phénomènes locaux: Brise de mer La Brise de mer Le jour, l air fortement réchauffé au dessus de la terre (légère dépression), s èlève par convection. Il est remplacé par l air plus frais venant de la mer Vent de la mer vers la terre
Les phénomènes locaux: Brise de mer Conditions d établissement Fraicheur matinale Vent d altitude contraire au sens de la brise de mer Chaleur diurne Faible couverture nuageuse
Les phénomènes locaux: Convergence, divergence Convergence, divergence en bordure de côte La force de frottement est plus importante sur terre que sur mer et dévie davantage le vent sur la gauche Zone de vent plus FAIBLE Zone de vent plus FORT DIVERGENCE: Le vent est légèrement freiné jusqu à 1 à 2 miles des côtes CONVERGENCE : Le vent subit une accélération jusqu à 2 ou 4 miles des côtes
Effet de pointe Les phénomènes locaux: Effet de pointe En présence d une pointe de terre, le vent «arrondi» son parcours autour de celle-ci ET augmente sa vitesse en avant de la pointe Affaiblissement du Vent Renforcement du vent par convergence EFFET de POINTE le vent change de direction: ici il refuse!
Coussin au vent d une falaise Il se crée un «coussin» où le vent est affaiblit Les phénomènes locaux: Approche d une falaise AU VENT D UNE FALAISE Le vent est affaibli et de direction variable voire imprévisible
Coussin sous le vent d une falaise Les phénomènes locaux: Approche d une falaise Il existe une zone où le vent est plus faible qu au large. SOUS le VENT D UNE FALAISE - Le vent est affaibli - La zone de dévente est liée à la taille de la falaise
Les phénomènes locaux: Accélération par canalisation ACCÉLÉRATION PAR CANALISATION - Entre deux reliefs, le vent est canalisé, sa vitesse augmente
Les phénomènes locaux: action dynamique du relief ACTON DYNAMIQUE du RELIEF Les filets d air épousent le relief: s élèvent le long de la pente exposée au vent et descendent sur la pente protégée du vent En aval du relief, un système d onde se crée, si l humidité est suffisante, des nuages apparaissent et se forment sur la crêtes des ondes ici Altocumulus lenticulaires
Les phénomènes locaux: action physique des pentes EFFET de FOEHN L air froid et humide au vent, se soulève, se refroidit condense, donc nuages de plus en plus dense provoque des précipitations au vent de la montage L air en redescendant sous le vent de la montagne perdra de l humidité et se réchauffera en montagne, réchauffe la pente sous le vent : risque d avalanche
Comme avant l époque de la Météo, observer les signes annonciateurs, - la pression atmosphérique - la mer (vagues, houle hauteur, périodicité) - le vent (force, sens) -La chaleur ou le froid - le ciel (proche et en altitude) -la visibilité (faible, très bonne) - les nuages (forme, hauteur, déplacement) 10 -Conclusion - les précipitations (fréquence, taille, quantité )., et adapter la voilure
MERCI DE VOTRE ATTENTION Veuillez prendre une feuille blanche et un crayon >>>Interrogation! Questions: - combien de? - combien de? La réponse est: 9 et 6
Modalités: Diffusion sur la VHF par les émetteurs du CROSS (C.. Signalisation sur canal 16 Diffusion sur canal 79 ou 80 Bulletin météo cotier plusieurs fois par jour Bulletin Météorologique Spécial (BMS) Bulletin Côtier: Structure d un bulletin météo côtier VHF Situation Générale: «anticyclone 996hp centré sur estuaire Loire» Avis de vent: «pas d avis de vent fort» Vent: direction + force échelle de beaufort Mer: état de la mer échelle de beaufort Houle: Houle, hauteur direction Temps significatif: averse, bruine, brouillard, beau temps.. Visibilité: distance Pour la partie de journée en cours et tendance pour les suivantes: Matinée, après midi, nuit Va Me Hisser Ta Voile
Modalités: Diffusion sur la VHF par les émetteurs du CROSS (C.. Signalisation sur canal 16 Diffusion sur canal 79 ou 80 Bulletin météo côtier plusieurs fois par jour Bulletin Météorologique Spécial (BMS) Bulletin Météorologique Spécial (BMS) : Quand: lorsque la situation se dégrade Ex: Augmentation du vent, en général > ou = force 7 Chaque BMS est numéroté, daté et horodaté. Structure d un bulletin météo côtier VHF Va Me Hisser Ta Voile
Comment nait le vent? Du thermique à la pluie 2 3 1 1 Le soleil chauffe le sol qui se dilate l air à proximité. Cet air monte, l humidité s évapore. Un courant ascendant se crée 3 Par agglomération des gouttelettes d eau des nuages, il peut y avoir précipitation 2 L air en montant se refroidit et condense Nuage Un courant descendant se crée
Sur l équateur, le jour : rayon du soleil >> T élevée >> forte évaporation >> basse pression le soir sans rayons de soleil il faut moins chaud et il pleut Formation des orages ou des fortes pluies
Types de nuages
Quelques sites pour approfondir http://education.meteofrance.fr/ http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosclim/contenu/alternative/alter1_plansite.html http://roger.frebault.fr/cours-de-meteorologie/ à découvrir pour la curiosité et le plaisir, grande diversité: http://la.climatologie.free.fr/sommaire.htm en vidéo très sympa https://www.youtube.com/watch?v=y_yn9sowqsu C'est pas sorcier -METEO : Le bulletin des sorciers : https://www.youtube.com/watch?v=ldlhpv5uojkv C'est pas sorcier -ENERGIES DE LA MER : des océans au courant! https://www.youtube.com/watch?v=bbrfqfnnwqe C'est pas sorcier -HISTOIRE DU CLIMAT https://www.youtube.com/watch?v=-lobjnpmdga en vidéo, moins sympa, mais complémentaire cours 1.1: Propriétés de l'air et atmosphère standard https://www.youtube.com/watch?v=kquvqrsusfm cours 1 2 Mecanique des fluides https://www.youtube.com/watch?v=qtn_cw1tdma