Synthèse du cours n 1 - Le climat? intégration temporelle du «temps qu'il fait» - Résultat de la combinaison de plusieurs facteurs : Certains sont fixes comme la forme de la terre, le relief, la répartition des terres et des mers (au moins à une échelle temporelle < 1 million d'années) D'autres varient lentement et régulièrement, par exemple le cycle annuel du rayonnement solaire incident D'autres sont plus rapides et/ou moins réguliers comme par exemple la circulation atmosphérique - Le système climatique correspond lui-même à un ensemble d'éléments en interaction alimenté in fine par une seule source d'énergie = le rayonnement solaire absorbé - La température correspond à la fois à une mesure sur une échelle mais aussi à une quantité d'énergie thermique - La géographie des températures moyennes annuelles est fortement zonale. Cela est dû prioritairement à la rotondité de la terre et à la projection des rayons solaires sur une surface de + en + grande au fur et à mesure qu'on s'approche des pôles (+ effet de l'épaisseur atmosphérique) - D'autres facteurs jouent un rôle secondaire (couverture nuageuse, albédo de surface) et certains (circulation atmosphérique et océanique notamment) introduisent des asymétries dans la géographie zonale
Les températures varient au cours de l année : amplitude thermique annuelle (différence entre la température moyenne du mois le plus chaud moins le mois le plus froid) - double organisation : (1) géographie zonale (augmentation de l'amplitude en direction des pôles) + (2) opposition océan-continent (amplitude plus élevée sur les continents à latitude égale) - dans l hémisphère nord, le mois le plus froid (chaud) est en général le mois de janvier (juillet) et c est l inverse dans l hémisphère sud. Ce régime peut être un peu modifié sur les océans et près des côtes
Moyenne zonale des températures moyennes mensuelles - la zone la + chaude (> 26 C) reste dans la zone tropicale - la zone polaire la plus froide est nettement l'antarctique entre mars et octobre - l'amplitude thermique est beaucoup plus importante aux moyennes latitudes de l'hémisphère nord qu'à celles de l'hémisphère sud
En janvier, la géographie zonale est fortement perturbée aux moyennes latitudes de l'hémisphère nord avec des intérieurs continentaux (surtout l'est) nettement + froids que les océans (surtout l'est) Les écarts océan/continent dans l'hémisphère nord s'inversent (mais sont plus faibles) en juillet, alors que le gradient océanique (W plus frais que l'e) perdure en juillet Les océans tropicaux sont en général moins chauds à l'est qu'à l'ouest (notamment les bassins Pacifique et Atlantique) Les reliefs apparaissent comme des régions anormalement froides en toutes saisons
La raison très dominante du cycle thermique saisonnier est la variation annuelle du rayonnement solaire absorbé (ici, moyenne zonale mensuelle en W/m 2 ) Le maximum est localisé vers 30 S en décembre et ~30-35 N en juin Le minimum (~ 0 W/m 2 ) est au nord de 66 33'N en décembre et au sud de 66 33'S en juin)
Le maximum vers 30-35 N (juin) et vers 30 S (décembre) est principalement lié à la hauteur du soleil dans le ciel (=90 à 23 27'N le 21/6 et 23 27'S le 22/12) + un ciel clair qui favorise l'apport solaire Le minimum s'explique par l'absence totale de rayonnement solaire (nuit continue de 24h à 66 33'N le 22/12 et à 66 33'S le 21/6 et de 6 mois aux Pôles nord et sud) Le facteur qui fait varier la hauteur du soleil au-dessus d'une latitude (+ longueur de l'illumination diurne) est l'obliquité de l'axe des pôles sur le plan de l'écliptique
Principale origine des variations saisonnières du RS absorbé (et en conséquence des températures) = l obliquité terrestre Pôle Nord 90 - obliquité = 66 33 plan de l écliptique = plan de révolution de la terre autour du soleil obliquité = 23 27 Equateur Axe de rotation de la terre sur elle-même Pôle Sud cercle d illumination = séparation du jour et de la nuit
Zénith = soleil à 90 au-dessus de l'horizon à 12h Tropique du Capricorne = 23 27'S Tropique du Cancer = 23 27'N Équinoxe : jour = nuit = 12h à toutes les latitudes 149 x 10 6 km 152 x 10 6 km Solstice : angle de 23 27' entre le cercle d'illumination et l'axe des pôles Équinoxe : angle de 0 entre le cercle d'illumination et l'axe des pôles. Dans le schéma ci-dessus les saisons font référence à l'hémisphère nord.
(http://www.youtube.com/watch?v=v2txvzaaosq&feature=related) Température : cycle annuel 21/9 6h TU 12h TU 18h TU 22/6
L obliquité fait varier (1) l angle des rayons solaires et (2) la durée du jour en fonction de la latitude et du moment de l année 21/6 (solstice d été dans l hémisphère nord et d hiver dans l hémisphère sud) - soleil à 90 à 12h à 23 27 N - nuit continue au sud de 66 33 S - jour continu au nord de 66 33 N 21/12 (solstice d été dans l hémisphère sud et d hiver dans l hémisphère nord) - soleil à 90 à 12h à 23 27 S - nuit continue au nord de 66 33 N - jour continu au sud de 66 33 S
Durée du jour en fonction de la latitude (par 10 dans l'hémisphère nord) et de la date de l'année (http://xavier.hubaut.info/coursmath/var/jour.htm)
Latitudes Durée min du jour Durée max du jour Hauteur min du soleil à 12h Hauteur max du soleil à 12h 90 N & S 0 6 mois 0 23 27' 66 33'N & S 0 24h 0 46 54' 45 N & S 8h34' 15h26' 21 33' 68 27' 23 27'N & S 10h33' 13h27' 43 06' 90 0 12h 12h 66 33' 90 - les variations au cours de l année de l inclinaison des rayons solaires et de la durée du jour impliquées par l obliquité sont le premier facteur des variations thermiques saisonnières (peu de variations dans la zone tropicale car le soleil est toujours haut ; fortes variations aux latitudes moyennes car été = soleil haut et jour long et hiver = soleil bas et jour court ; variations modérées dans les zones polaires car soleil toujours assez bas et très fortes variations de la durée du jour) - les facteurs évoqués en section 2.2. (rotondité etc.) continuent de jouer un rôle fondamental pour expliquer les variations spatiales à un moment donné du cycle annuel - certains facteurs comme la nébulosité ou l état de surface continentale varient au cours de l année et contribuent ainsi à la variation thermique annuelle
Anomalies thermiques / moyenne zonale en janvier Plusieurs facteurs interviennent dans les asymétries saisonnières et zonales - reliefs plus froids (ce facteur est ~ invariable au cours de l'année) - continentalité : un continent ne peut pas stocker la chaleur d'une saison à une autre alors qu'un océan a cette capacité de stockage (ce facteur s'inverse en été car le continent se réchauffe plus vite) - albédo de la neige en hiver sur les continents qui y renforce considérablement le refroidissement (ce facteur n'existe évidemment plus en été) - circulation océanique (courant chaud sur les parties orientales des océans et froid sur les parties occidentales) et atmosphérique (la circulation est en moyenne d'ouest en est et les parties occidentales des continents reçoivent de l'air océanique doux en hiver et frais en été). Cet effet reste relativement constant tout au long de l année