Le climat| CONTENU - Tutoriel de la série consacrée à la Terre: vue générale des grands mécanismes du climat |
 | la Terre vue par la mission Apollo 17 (cette image est la véritable image "Blue Marble" de la Terre; nous l'avons, ici, inversée par rapport à la prise de vue originale). NASA |
Les grandes logiques climatiques de la Terre sont essentiellement dûes aux interactions entre le Soleil, les océans et les zones continentales. Le plus le Soleil est haut au-dessus d'une zone de la Terre, le plus cette zone va recevoir de chaleur. Ainsi, quelle que soit la saison, le Soleil est toujours haut au-dessus des tropiques -cette zone qui s'étend 23° au Nord et au Sud de l'équateur- alors qu'il ne l'est, aux hautes latitudes, que pendant l'été boréal ou austral. Cette différence entre les tropiques et les pôles détermine d'abord un mouvement d'air à grande échelle: l'air chaud de l'équateur s'élève et se déplace jusqu'aux pôles; là, il redescend vers la surface. Un autre processus fondamental du climat est le mécanisme de l'évaporation: lorsque le Soleil chauffe une masse d'océan ou de terre, de l'humidité s'en élève, qui se transforme en vapeur d'eau. La vapeur d'eau, en termes de poids, est plus légère que l'air sec. Cela se traduit en termes de pression de l'air: là où, sur Terre, il y a évaporation, il y a une zone de basse pression; là où il n'y a pas évaporation, il y a zone de haute pression. Ce simple fait -qu'il existe, sur Terre, de vastes zones dont la pression atmosphérique est différente- fait que se forment des flux d'air -en clair des vents. Les vents, sur Terre, circulent naturellement des zones de haute pression aux zones de basse pression. C'est cette circulation qui créent les zones anticycloniques (ou "anticyclones") et les zones dépressionnaires (ou "dépressions"). Les dépressions apparaissent là où des vents arrivent dans des zones de basses pressions: les vents se dirigent, en spirale et dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, vers le centre de la zone. Les anticyclones se forment là où des vents arrivent dans une zone de hautes pressions: les vents, en spirale et dans le sens des aiguilles d'une montre, s'éloignent, cette fois, du centre de cette zone (on notera que les mouvements de l'air dans les dépressions et les anticyclones sont inversés dans l'hémisphère sud). Ces masses d'air régionales majeures contribue d'une autre façon au mouvement de l'air: l'air qui quitte les zones anticycloniques est remplacé par de l'air qui descend de plus haut et, dans les zones dépressionnaires, l'air qui converge vers le centre s'y élève, formant des nuages et des précipitations. Un autre élément -bien connu du fait de son nom- contribue aux flux: la "force de Coriolis"; le fait que la Terre tourne sur elle-même fait que les vents sont déviés vers la droite dans l'hémisphère nord, et vers la gauche dans l'hémisphère sud. Aux hautes et moyennes latitudes, on notera que les masses d'air venant des tropiques et celles des pôles se fondent en des zones de basse pression et forment des aires réduites, que l'on appelle des "fronts". Enfin, le plus les flux d'air -les vents- sont en altitude, le plus ils sont rapides pour, au sommet de la "troposphère" -la zone la plus basse de l'atmosphère, là où ont lieu l'essentiel des phénomènes météo; elle se termine vers 14,5 km d'altitude- finalement donner lieu aux "jet streams", qui résultent d'une différence de températures entre deux masses d'air. La Terre tournant sur son axe, d'énormes courants d'air, dits ondes Rossby, méandrent autour du globe dans le sens Ouest-Est; ce sont les courants du centre de ces ondes qui forment le jet stream qui sont des colonnes d'air en déplacement rapide qui emportent les grands systèmes météorologiques d'Ouest en Est. Les ondes Rossby ne sont pas uniformes mais tendent à onduler et ont donc des creux et des crêtes. Les zones de basse pression se développent habituellement dans les creux et les zones de haute pression dans les crêtes. Puis des zones d'air chaud des tropiques et d'air froid des pôles viennent tourner autour de ces régions, formant l'ensemble complexe de fronts chauds et fronts froids qui sont en permanente interaction entre eux. Des crêtes anormales sur une onde Rossby peut faire qu'un jet stream se divise en deux branches. Les ondes de Rossby sont apparues depuis 40 ans dans les jet streams et envoient des flux d'air chaud sur les continents de l'hémisphère nord; elles pourraient être responsables des canicules qu'on constate dans le monde. Toutes ces circonstances amènent donc à la formation d'anticyclones et de dépressions. En termes de salinité, les océans de la Terre présentent une forte salinité dans les régions sub-tropicales, une salinité plus élevée que la moyenne dans l'océan Atlantique (par rapport aux océans Pacifique et Indien) alors qu'une faible salinité se rencontre, partout dans le monde, dans les ceintures pluvieuses de l'équateur. La salinité influe les mécanismes généraux des pluies et de l'évaporation au-dessus des océans, le débit des fleuves ainsi que les courants océaniques. D'autres caractéristiques régionales importantes sont également évidentes, ainsi le fort contraste entre la mer d'Oman, très sèche et très salée, à l'Ouest de l'Inde et le Golfe du Bengale, à l'Est dont la basse salinité vient du débouché du Gange et de la mousson. On observe aussi un faible salinité au débouché de l'Amazone. Les "rivières atmosphériques" (en anglais "atmospheric rivers") sont des flux ou tunnels d'air longs, étroits, de peu de durée qui se trouvent à 1,6km d'altitude et qui transportent de la vapeur d'eau au-dessus de grandes parties des océans des latitudes moyennes, sur les continents et jusque dans les régions polaires; la vapeur d'eau finit par se transformer en neige ou en pluie
Des logiques climatologiques plus fines existent: ce sont les principales zones climatiques. Ce sont des zones de climat identique. Elles s'organisent parallèlement à l'équateur et courent tout autour de la Terre. On peut les considérer comme des sous-parties des mouvements d'air à grande échelle qui ont lieu entre l'équateur et les pôles
->Les vents violents au-dessus des océans
De récentes études de la NASA ont mené à une meilleure compréhension des zones de vents élevés que l'on peut trouver au-dessus des océans:
- le lieu le plus venté du monde est le cap Farewell, au Groëland, où des vents violents soufflent 16% du temps
- la moitié des 10 lieux les plus venteux se trouvent là où des côtes élevées, ou de hautes montagnes tombent dans la mer
- des vents violents se rencontrent beaucoup plus souvent sur le côté chaud de fronts froids/chauds qui se forment là où le Gulf Stream, courant chaud, atteint des régions plus froids. Ces différences -fortes- de température de surface affectent les vents: les zones chaudes créent une atmosphère instable qui déclenchent des vents violents en provenance des couches supérieures de l'atmosphère. Surprenant aussi est que ce sont des courants peu importants en terme de présence dans les océans, qui ont une grande influence sur l'occurrence des vents: certains zones particulièrement peu importantes du Gulf Stream présentent des vents d'un coup beaucoup plus faibles
Les vents violents jouent un rôle important sur le climat de la Terre: ils "retirent" de la chaleur des océans, menant, par la création de zones froides, salées et denses, au fonctionnement des courants océaniques. Les vents violents aident également aux échanges de gaz entre les océans et l'atmosphère, dont les gaz à effet de serre. De plus, ils mélangent les eaux et aident à faire remonter du fond des mers le plancton, source importante de la chaîne alimentaire
->Les "rivières atmosphériques"
Il existe ce qu'on appelle des "rivières atmosphériques", qui sont d'étroites régions de l'atmosphère qui peuvent transporter d'énormes quantités de vapeur d'eau au-dessus du Pacifique ou d'autres régions de la Terre. En un jour, ces quantités d'eau peuvent déverser 30 cm (1 ft) d'eau sur une région de la taille de l'état américain du Maryland -soit 7 fois le déversement du Mississipi dans le golfe du Mexique... De telles précipitations peuvent soit causer des pluies, soit, au contraire, contribuer, via les fortes tempêtes hivernales améericaines, à une couverture neigeuse qui apporte, dans les sierras de l'Ouest, des avantages. Pour ce qui est des Etats-Unis, il existe des courants très concentrés en humidité tropicale qui se connectent quelquefois aux fronts froids qui approchent la côte ouest -on les appelle parfois le "ananas Express" car ils prennent naissance près des îles Hawaï- et ils apportent des pluies intenses
Les éléments qui précèdent font que, sur Terre, la plupart des régions appartiennent à des zones climatiques caractéristiques, lesquelles peuvent se retrouver dans des zones géographiques différentes. Ainsi, les conditions dans les zones désertiques du sud-ouest des Etats-Unis sont relativement identiques aux conditions du Sahara ou du désert australien: les régimes des températures, des précipitations, ou la végétation y sont relativement identiques
Plusieurs phénomènes exercent une influence à grande échelle sur le temps sur Terre. Un exemple en est l'"oscillation Madden-Julian" -aussi, en anglais "MJO". Il s'agit d'une variation inhabituelle de la couverture nuageuse, des pluies et de la circulation atmosphérique à grande échelle et qui se déplace lentement vers l'Est depuis l'océan Indien tropical, dans le Pacifique, sur une durée de plusieurs semaines. Le mouvement augmente et se déplace en vagues selon des cycles de 40-50 jours. La MJO s'étend ainsi, en moyenne, sur plus de la moitié de la circonférence terrestre. Dans la partie perturbée de la "vague", l'air monte, amenant des averses et des orages; dans la portion de la "vague" qui descend, l'air descend, arrêtant la formation de nuages et de précipitations. L'oscillation Madden-Julian influence fortement les caractéristiques de la météo sur le long terme et a des incidences sur toute la planète. Elle peut ainsi contribuer à déclencher le début et la fin de la mousson d'Asie et de la mousson d'Inde et elle influence le développement et l'évolution du El Niño ainsi que les ouragans et la météo pour les latitudes moyennes. La MJO commence d'être mieux prédictible et intégrée dans les modèles de prévision
Une façon simple de comprendre les grandes phases climatiques annuelles sur la planète est de comprendre, dans chaque hémisphère, les grandes logiques du climat. Dans l'hémisphère nord, aux latitudes moyennes -entre zones tropicales et pôles- existent -ou se forment- de façon permanente, de vastes zones, anticycloniques ou dépressionnaires. L'étendue de ces zones est permise par le fait qu'elles se situent au-dessus de vastes étendues de terres ou d'océans. Ces zones, de plus, selon les saisons, se déplacent sur leur aire et sont ainsi à l'origine des caractéristiques fondamentales du climat sur de vastes régions. Ainsi, pour la zone européenne, dans l'hémisphère nord, en hiver, se forme, au-dessus de l'Asie, le célèbre anticyclone de Sibérie alors qu'en été, au-dessus de l'Atlantique nord, c'est l'anticyclone des Açores qui joue un rôle déterminant. La zone dépressionnaire d'Islande est l'élément qui, dans cette région, déclenche les flux (les célèbres perturbations venant de l'Atlantique). Pour la zone américaine et Pacifique, on retrouve ces trois éléments: un centre anticyclonique au-dessus du Nord du continent nord-américain pendant l'hiver, l'anticyclone d'Hawaï au-dessus du Pacifique nord pendant l'été et la zone dépressionnaire des Aléoutiennes, au niveau de l'Alaska. Les schémas du temps, pour l'Europe ou l'Amérique, de plus, sont nuancées par des éléments complémentaires: pendant l'été, les deux zones dépressionnaires faiblissent alors que les deux anticyclones se renforcent (c'est la célèbre question, pour la France, de l'anticyclone des Açores: pendant un été normal, il s'accroît suffisamment pour arrêter et détourner les perturbations venues d'Islande; s'il s'accroît trop, des sécheresses se développent; s'il ne s'accroît pas suffisamment, l'été est maussade car les perturbations atlantiques continuent d'arriver jusqu'à l'Europe). De façon complémentaire, de plus, à la même période, pour ce qui est de l'Asie et de l'Afrique, une vaste zone dépressionnaire s'installe de l'Asie centrale au Sahara
 | cliquer vers une vue des fronts météo habituels aux latitudes moyennes nord, les pays de mousson exceptés |
D'une partie du Moyen-Orient jusqu'au Japon, c'est la célèbre mousson qui détermine les grandes périodes climatiques. De vers juin à novembre, la mousson d'été, orientée sud-est/nord-ouest, propulse vers les terres d'abondants nuages de pluie qui viennent fournir à ces pays les pluies nécessaires à l'agriculture. De novembre à mai, la mousson d'hiver, orientée nord-ouest/sud-est et plus ou moins associée au vaste anticyclone de Sibérie, souffle un vent sec sur ces m&ecic;mes pays. Dans le Pacifique occidental, associés à la mousson d'été humide et chaude, ont lieu les "typhons", ces tempêtres tropicales dévastatrices qui affectent essentiellement les régions situées de l'Indochine au Japon. On notera que les "ouragans" qui sévissent aux Antilles, dans le golfe du Mexique ou en Floride, par exemple, sont les équivalent des typhons pour la zone Atlantique. Ils se forment sur les eaux chaudes des tropiques, au large des côtes d'Afrique, puis ils prennent la direction de l'Ouest. Marginalement, ce sont ces ouragans, qui, en mourant, viennent alimenter la dépression d'Islande. On trouve également un flux d'ouragans, dans le Pacifique oriental, du côté de la côte ouest de l'Amérique
Les tropiques, ces pays d'un éternel printemps, présentent une grande stabilité météorologique, sauf la saison des pluies sur leurs marges sahéliennes et une différence -relative- de températures entre le solstice d'hiver et le solstice d'hiver. Les pays équatoriaux, eux, du fait de l'intense évaporation que produisent soit les océans, soit les immenses forêts équatoriales, sont des pays d'une intensité solaire stable tout au long de l'année. Le cycle de l'évaporation détermine le climat: la formation, le matin, de cumulus, qui se transforment rapidement en cumulo-nimbus produisent des "pluies zénithales", aux alentours de midi. Puis, en fin d'après-midi et le soir, revient un temps dégagé de nuages mais encore empli de toute la moiteur des pluies de la journée
Pour ce qui est de l'hémisphère sud, les grandes logiques le météorologiques sont déterminées par le fait que cet hémisphère comprend moins de grandes étendues de terre qu'au Nord et de plus grandes étendues d'eau. Seule l'Australie permet la création d'un anticyclone pendant l'hiver austral alors que les océans Atlantique, Indien et Pacifique créent, respectivement, l'anticyclone de l'Atlantique sud (ou anticyclone de Sainte-Hélène), l'anticyclone des Mascareignes et l'anticyclone de l'île de Pâques. Enfin, tout le continent antarctique est recouvert d'une vaste zone dépressionnaire. Ce sont ces zones qui, au Sud, déclenchent des flux semblables à ceux que l'on trouve dans l'hémisphère nord -avec cette différence que le déplacement de ces flux se fait d'Est en Ouest et non, comme au Nord, d'Ouest en Est. L'hémisphère sud ne connaît pas la mousson
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