Définitions de la pression 1 Les causes des variations de la

Définitions de la pression
1
Variations spatio-temporelles de la pression 2
Les causes des variations de la pression
3
Conclusion
4
Exercices
5
Défini&on
de
la
pression
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spa%o‐temporelles
de
la
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Les
causes
des
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Conclusion
Exercices
Rappel sur le poids et la masse…
- masse = inertie d’un corps (la masse d’un corps est indépendante des conditions
thermiques ou barométriques). Elle se mesure en kg
- poids = force qu’exerce un corps dans le champ gravitationnel. Le poids dépend
donc de la pesanteur (l’unité est le Newton)
P=M×G
où P est le poids (en Newton), M la masse en kg et G l’accélération de la pesanteur
- si la masse de l’atmosphère terrestre se conserve, la pression qu’elle exerce sur
la surface varie selon des processus thermiques et/ou dynamiques
- la pression atmosphérique est mesuré en hectopascals (Newton/m2)
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Exercices
La pression atmosphérique
- la pression définit le poids de la colonne d’air au-dessus d’une surface. La pression
moyenne au niveau de la mer est de 101325 Pascals (ou 1 013 hPa) équivalent au
poids de 1.033 kg/cm²
- la pression est une mesure de l’énergie potentielle d’une parcelle d’air
- la pression diminue très rapidement au fur et à mesure qu’on monte en altitude:
- plus on monte, moins on a d’air au-dessus
- plus on monte, moins la densité de l’air est forte. L’air est compressible
comme tous les gaz et sa densité diminue en fonction de l’altitude
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Exercices
Température et altitude….
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Exercices
La masse volumique…
- pour une colonne d’air donnée, la masse volumique de l’atmosphère décroît avec
l’altitude = la pression diminue également ave l’altitude
100 hPa
sommet de l’atmosphère
1000 hPa
1m
1m
surface terrestre
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Exercices
La mesure de la pression….
- en moyenne, la moitié de la masse atmosphérique se situe en-dessous de 5.5 km
d’altitude, qui veut dire que la surface moyenne de 500 hPa se situe vers 5.5 km
d’altitude
- il existe donc 2 façon de mesurer la
pression:
1/ soit on mesure le poids variable de
l’air à une altitude fixe (ce qui est réalisé
au niveau de la mer)
2/ soit on mesure l’altitude variable
d’une surface isobare; dans ce cas on
mesure l’altitude en mètres géopotentiels
(1mgp = 0.98m) = mesure de l’énergie
potentielle
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Conclusion
Exercices
Hautes pressions et basses pressions….
- différences de pression = mouvement spontané des hautes pressions (HP) vers les
basses pressions (BP) = premier déterminant des mouvements de l’air dans le sens
horizontal
- HP et BP s’évaluent par rapport à une normale qui représente la valeur si l’air était
uniformément réparti tout autour de la terre.
- HP = pressions > 1013.25 hPa
- BP = pressions < 1013.25 hPa
- à 500 hPa: géopotentiel > 5560 mgp = HP
- à 500 hPa: géopotentiel < 5560 mpg = BP
- anticyclone: cellule de HP avec des isobares fermés (pression croissante vers le
centre)
- dépression: cellule de BP avec des isobares fermés (pression décroissante vers le
centre). Un cyclone est une dépression propre au monde tropical
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Exercices
Variations de la pression en surface…
- pression moyenne en surface a une
géographie compliquée en relation avec
les nombreux facteurs explicatifs de la
pression
- zone de BP autour de l’équateur que se
décale de l’HS en janvier à l’HN en juillet
(décalage plus important au-dessus des
continents) = ZCIT (c’est une zone
d’ascendance majeure de l’atmosphère) +
une ceinture d’anticyclones tropicaux qui se
décale légèrement en direction de l’équateur
en HH = ceinture continue dans l’HH +
ceinture de BP sub-polaires continue sur
l’Antarctique et fragmentée dans l’HN
(dépression des aléoutiennes et dépression
d’Islande)
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Exercices
Variations de la pression en altitude…
- la géographie est très simple (et ce dès 2-3 km
d’altitude)
- HP tropicales se décalant en direction de l’HE
- BP polaires minimales au-dessus de la zone
polaire de l’hémisphère d’hiver
- gradient de pression concentré aux moyennes
latitudes (se renforce durant l’hiver)
- même si les pressions moyennes
diminuent avec l’altitude, cette géographie et
ses variations saisonnières se retrouvent à tous
les niveaux troposphériques depuis 700 hPa.
Entre 700 hPa et la surface, le schéma général
est un mélange des deux situations (surface et
altitude)
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Exercices
- la masse volumique est liée également à la température (comprendre le géopotentiel)
colonne d’air froid
(la masse volumique est
plus importante = inversement
proportionnel à la température)
1
colonne d’air chaud
2
la pression est plus forte
au point 2 car il y a plus
d’air au-dessus de 5km
d’altitude
5 km
0 km
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Exercices
Les facteurs régissant la pression…
- en altitude: le seul facteur régissant la pression est la température moyenne de la
colonne d’air. Une colonne d’air froid entraîne une contraction (qui réchauffe la colonne
d’air) vers le bas et crée donc des basses pressions alors qu’une colonne d’air chaud
entraîne sa dilatation (qui refroidit la colonne d’air) et crée donc des hautes pressions
- en surface: deux facteurs importants interviennent;
1/ la température du sol:
un sol froid entraîne un refroidissement de l’air
à son contact et entraîne une augmentation de
la densité de l’air. Le poids de l’air devient
plus important car la masse augmente pour
un volume donné = HP et inversement
pour un sol chaud
2/ le mouvement de l’air à proximité du sol:
un mouvement subsident favorise les HP et
un mouvement ascendant favorise les BP
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Exercices
La nature des individus…
- ces facteurs principaux déterminent la nature des individus barométriques en surface:
- individus dynamiques: la pression en surface est principalement déterminée
par le mouvement vertical de l’air à proximité du sol
- individus thermiques: la pression en surface est principalement déterminée
par la température du sol. Les individus thermiques sont très dépendants de ce
qui se passe en surface
- la nature barométrique d’un individu thermique change avec l’altitude (HP en surface
souvent associées à des BP en altitude)
- les individus dynamiques sont en général permanents au cous de l’année
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Exercices
Deux exemples opposés d’anticyclones…
Anticyclone des Açores (1) et celui de Sibérie (2)
- (1) = air humide et chaud (25°C) = donc peu dense. L’anticyclone ne peut pas
s’expliquer par l’argument thermique. C’est donc un individu dynamique; z = 5800m
donc c’est une HP par rapport à la moyenne de ce niveau (z = 5560 m)
= accumulation d’air depuis la haute atmosphère et les HP de surface s’explique
par le mouvement subsident de l’air
- (2) = air sec et froid (-30°C) = donc très dense. L’anticyclone peut être expliqué par
les T° de surface; à 500 hPa, z = 5200 m = BP par rapport à la moyenne de ce niveau.
L’anticyclone de Sibérie est un individu barométrique purement thermique. Le
mouvement subsident vers le sol est alors plus une conséquences qu’une cause
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Exercices
À retenir…
 la pression mesure le poids de l’atmosphère au-dessus d’une surface et s’exprime
en Pascals. En altitude, l’énergie potentielle se mesure par l’altitude (en mgp) d’un
niveau de pression fixe
 si l’air était réparti uniformément à la surface de la terre, la pression ramené au
niveau de la mer serait partout de 1013.25 hPa et il n’y aurait pas de mouvement.
La température et les mouvements verticaux engendrent des différences de
pressions….qui engendrent des mouvements
 les différences par rapport aux moyennes permettent de définir les HP et les BP.
L’air s’écoule des HP vers les BP
 une cellule de HP (BP) fermée avec des pressions décroissantes (croissantes)
depuis le centre se nomme un anticyclone (une dépression)
 la cause unique des variations de pressions en altitude est la température
 les causes des variations de pressions en surface sont la température du sol et le
mouvement de l’air à proximité du sol. La vapeur d’eau contenue dans l’air contribue
à déterminer faiblement les pressions car elle est moins dense que l’air sec
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Exercices
Exercices
• Quelle est la nature de la dépression d’Islande?
• Quelle est la nature de la ZCIT au-dessus de l’Afrique saharienne en juillet ?
• Répondez par vrai ou faux
• la subsidence verticale au-dessus de la Sibérie élève les températures en
surface.
• les hautes pressions en altitude résultent d’une colonne d’air froid
• une haute pression en surface ne peut pas être accompagnée d’une basse
pression en altitude
• de l’air froid en surface participe à la création de hautes pressions en surface
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Exercices
Exercices
hPa
• Commentez et expliquez les variations latitudinales de la pression en surface
moyennée sur toutes les longitudes au mois de Juillet ?
latitudes