Cinquième partie : La composante climatique du globe

 

Rappel : Le milieu naturel est un système global complexe dans lequel interfèrent six systèmes

 

1 - le relief (+ sol) = lithosphère

2 - les eaux = hydrosphère 1+2+3 = biotope

3 - le climat = atmosphère

4 - la faune 4+5 = biosphère = biocénose

5 - la végétation

 1+2+3+4+5 = écosystème

 

Le climat

 

1 - l'atmosphère

rappel sur la structure

Document n°2 : coupe de l'atmosphère

 

2 - le bilan énergétique

Le fonctionnement de la planète, de chacune de ses composantes, dépend d'un apport d'énergie, un carburant, en provenance du Soleil ou de l'intérieur de la Terre.

Or la fourniture énergétique (quantité) et son utilisation (bilan) varient selon les lieux et les moments de l'année. D'où la mosaïque énergétique observée à la surface de la Terre.

 

1 - les phénomènes radiatifs

11 - apports énergétiques

1 - le rayonnement solaire c'est la principale source énergétique et c'est le moteur fondamental des déplacements dans l'atmosphère. Constante solaire 1,96 cal.cm-2.mn-1.

La radiation solaire = bombardement constant d'ondes électromagnétiques

document 3 le spectre électromagnétique

commentaire les ondes les plus courtes (Rayons X et moins) sont émises en faible quantité

UV = 9% du flux énergétique solaire

visible = 45% (arc-en-ciel)

IR = 46 %

La Terre ne capte que 1 / 200 000 ème de l'énergie émise par le Soleil (0,0005%) distance (150 M km). Ce qui représente 73,5 106 W.m-2

Rappel à l'échelle de l'année, la quantité de radiations solaires reçues est constante.

 

2 - le flux de chaleur interne (désintégration radioactive) => flux géothermique (0,3° / 100 m) cf - romans de Zola. 84 microcal.cm-2.mn-1.

21 - Rayonnement solaire au sol et rayonnement terrestre (Document 4) L'atmosphère joue le rôle de filtre entre le Soleil et la surface de la Terre, de sorte qu'une partie seulement du rayonnement incident atteint directement le sol (30 à 35%)

document 5.

En effet, pendant la traversée de l'atmosphère, le rayonnement est modifié :

- par réflexion sur les nuages (23% ondes courtes. car albedo 50-60% mais variable)

- par diffusion moléculaire (air, eau, poussières) l'air diffuse radiations à courtes longueurs d'ondes = bleu !. La diffusion est plus forte dans les basses couches de l'atmosphère (plus chargées).

- par absorption -> ozone UV 100%

(document 6)

2 fenêtres (faible absorption) le visible (-10%) et l'IRm = rayonnement terrestre

La radiation globale = rayonnement direct (31)+ rayonnement diffusé (16) = 47, donc environ la moitié de la radiation solaire entrant dans l'atmosphère arrive au sol.

La température terrestre étant constante, il faut donc que terres et mers perdent une quantité d'énergie égale à celle qu'elle reçoivent. = transfert d'énergie

 

22 - le rayonnement terrestre

essentiellement dans les grandes longueurs d'ondes mais insuffisant

- couple évaporation / condensation de l'eau est un des mécanismes principaux de transfert d'énergie

- les mouvements de convection (turbulences atmosphériques).

 

Au total, le bilan radiatif est donc nul, gains et pertes se compensent. Mais s'il est important de voir qu'à la surface de la Terre comme au sein de l'atmosphère le bilan est effectivement nul, le bilan global s'équilibre à un niveau supérieur que celui induit par le rayonnement solaire seul (100) => ceci est une des conséquences de l'effet de serre de l'atmosphère (phénomène naturel) qui permet à la Terre d'avoir une température moyenne de 15°C et non de -18°C come cela devrait être le cas si la chaleur émise par la Terre n'était pas retenue par l'atmosphère.

 

(1 - les phénomènes radiatifs)

2 - Des apports énergétiques variées dans l'espace et dans le temps

Divers facteurs contribuent à la variation géographique de l'apport énergétique

1 - inclinaison du plan équatorial sur le plan de l'écliptique (23°27') document 7

écliptique circonférence du grand cercle que semble décrire le Soleil sur la sphère céleste. Le plan dans lequel s'inscrit ce grand cercle s'appelle plan de l'écliptique, les rayons solaires sont parallèles à ce plan.

CSQ la durée du Soleil au-dessus de l'horizon (durée d'illumination) va varier en fonction de la latitude. PN jour = 6 mois, Equateur jour = 12 heures.

 

2 - angle d'incidence angle que font les rayons solaires en arrivant au sol.

document 8

La quantité d'énergie reçue par le sol est maximale avec des rayons perpendiculaires (soleil au zénith). Elle est répartie sur une plus grande surface lorsque l'angle s'écarte de 90° (donc moins importante par unité de surface).

CSQ

1 - disparité suivant les latitudes

- zone intertropicale hauteur du soleil est forte (2 fois 90° par an, 1 fois aux limites (tropiques)).

- hautes latitudes angles sont toujours faibles. Au pôle, 1 fois 23°27' (au plus).

2 - épaisseur atmosphère traversée différente

épaisseur = 1 à 90°, = 2 à 30°, = 11 à 5° donc diffusion, absorption augmentent

 

3 - Des bilans radiatifs régionaux contrastés

document 9 : géographie de la radiation solaire

commentaire : les maxima ne sont pas à l'équateur mais sur les Tropiques (notamment Tropique du Cancer, Afrique-Asie)

Equateur forte nébulosité (Golfe de Guinée) fait que le total est faible eu égard à la latitude (valeur = Europe moyenne).

Bilan radiatif = énergie incidente - déperdition

document 10

commentaire solde positif dans toute la zone intertropicale (angle fort)

déficit accusé au-delà de 50° latitude (l'albedo s'ajoute à la faiblesse de l'angle)

équilibre vers le 37-38ème.

Equateur +0,10 cal.cm-2.mn-1

Pôle -0,15 cal.cm-2.mn-1.

CSQ logique échauffement continuel aux basses latitudes et refroidissement constant aux hautes latitudes. Puisque l'on constate une stabilité globale, il y a transfert méridien qui maintient l'équilibre - courants marins

- mouvements horizontaux de l'atmosphère (advection)

Le bilan radiatif n'est donc pas le bilan thermique !

 

3 - Géographie des climats

climat succession des types de temps qui dominent en un lieu. C'est le "temps moyen" => notion de répétition, d'enchaînements logiques, de cycle annuel.

temps succession des états de l'atmosphère (pluie, neige, sécheresse) => variété infinie à l'échelle du jour, de l'heure, de la minute...

 

Temps et climat sont dépendants de :

1 - de l'apport énergétique du Soleil (latitude)

2 - de l'altitude

3 - de la circulation atmosphérique (masses d'air).

Les données fondamentales qui permettent de déterminer un climat et des définir des zones isoclimatiques (où le climat est identique) sont les t° et les pp°.

 

1 - géographie des températures

11 - Les températures de surface sont les héritières directes du bilan radiatif.

Document 11

Afin d'établir une carte mondiale de la répartition des températures de surface, il faut procéder à une correction des valeurs relevées => on ramène les températures au niveau de la mer (0,6°. 100m-1).

Si l'on regarde la répartition des températures moyennes annuelles, on constate des différences d'ordre latitudinal avec une baisse progressive à mesure que l'on s'éloigne de l'équateur. Cependant, l'équateur thermique (ligne des plus fortes t° moyennes annuelles) n'est pas calé sur l'équateur géographique

1 - nébulosité équatoriale s'oppose à la sécheresse et la faible nébulosité des latitudes tropicales et subtropicales

2 - répartition des océans et des continents (HS 4/5 océanique)

document 11

=> l'équateur thermique atteint 20° latitude nord en Afrique.

A latitudes égales, les t° moyennes de janvier ou juillet peuvent accuser de forts contrastes => effet de la répartition des terres et des mers.

- océan est moins froid dans l'hémisphère d'hiver que les terres (en particulier aux moyennes et hautes latitudes).

- continents sont plus chauds dans l'hémisphère d'été (surtout aux basses latitudes).

 

12 - les variations saisonnières le régime thermique

 

A la courbe est à peu près celle de la déclinaison solaire avec un décalage d'un mois cependant (maxi en juillet)

B inertie due au milieu maritime (les extrêmes sont déportés en août et février, l'amplitude est faible)

Amplitue thermique annuelle

C Régime continental moyennes et hautes latitudes forte amplitue, pas d'inertie.

D Régime thermique linéaire, amplitude insignifiante (pas de variation de la radiation). Les maximas lorsqu'ils sont discernables sont centrés sur les équinoxes.

E régime plus contrasté (ATA > 10°) avec un niveau de t° très élevé.

 

2 - géographie des précipitations

 

21 - les mécanismes des précipitations

L'ascendance de l'air est le mécanisme fondamental des pp°.

Plusieurs origines

- ascendance orographique => rugosité du littoral vendéen / breton)

- convective : alternance de surfaces à t° inégales (froides et chaudes) => ascendance et subsidence

 

- de convergence (masses d'air en mouvement qui confluent)

ex ascendance équatoriale entre les alizés (pot au noir, doldrums, pas de vent)

- frontale superposition de masses d'air de densité différente

air chaud avance sur l'air froid et s'élève (front chaud)

air frois se glisse sous l'air chaud qu'il soulève (front froid)

 

22 - le régime pluviométrique (abondance et répartition des précipitations)

Il esr déterminé par la combinaison saisonnière de tous les phénomènes qui engendrent les précipitations

 

 

Océanique tempéré pluies du front polaire toute l'année, abondance moins grande en été (mer plus fraîche que l'air et diminue l'instabilité car moins d'ascendance).

Brest 1129 mm, Bordeaux 814 mm (1931-60)

 

Continental pp° frontales rares en hiver (subsidence des anticyclones thermiques sur le continent froid, p° frontales d'été amplifiées par la convection thermique dans l'air instable.

Moscou 546 mm, Yakoutsk 221 mm (dont 128 mm en J-Jt-A)

Méditerranéen pluies hivernales (origines variées), sécheresse d'été (subsidence dynamique des hautes pressions subtropicales en expansion vers les latitudes plus élevées)

Athènes 390, Naples 830.

 

Tropical occidental très grande sécheresse en hiver (subsidence des hautes pressions subtropicales décalées vers les basses latitudes avec vents d'est continentaux secs (harmattan). En été, ZCIT => pluies ou mousson.

Bombay 2078 mm (1745 mm de Juin à Sept, 8 mm de Déc à Avril).

 

Tropical oriental prépondérance des pluies d'automne (cyclones)

La Barbade (Antilles) 1467 mm.

 

Équatorial pluies de convection constantes, renforcement des pp° aux deux passages de la ZCIT.

Cayenne 3744 mm Abidjan 2144 mm.

 

23 - la répartition régionale des précipitations

document 12

 

1 - les oppositions zonales

Trois zones arrosées et quatre bandes plus sèches peuvent être distinguées (répartition zonale)

- La principale zone pluvieuse est grossièrement calée sur l'équateur (quelques interruptions sur les océans et en Afrique orientale) + 2000 mm annuel. Cette zone intertropicale reçoit plus de 50% des pp° mondiales.

- Deux autres bandes arrosées les moyennes latitudes (40-50ème) ont également des précipitations élevées, mais les discontinuités sont plus nombreuses (+1000 mm en moyenne), l'hémisphère sud, océanique, étant légèrement plus arrosée.

- Zones sèches les tropiques et les hautes latitudes (forte nébulosité mais capacité hygrométrique de l'air faible et circulation atmosphérique générale peu favorable). Les déserts tropicaux et subtropicaux s'intercalent entre les trois bandes pluvieuses. Pp° faibles (total) et extrêmement variables d'une année à l'autre. La bande désertique afro-arabe représente une barrière géographique de première grandeur. En Amérique, ces déserts sont de type semi-arides (100 à 300 mm de précipitations). En Asie, déserts d'abri (hautes montagnes).

 

Les anomalies à cette disposition zonale Asie SE et USA est.

- dissymétries

interruption de la ceinture aride du côté est des continents (Asie SE, Afrique du Sud, Australie), alors que les déserts arrivent jusqu'à la côte du côté ouest et débordent même sur les océans. La présence de courants froids vient parfois s'ajouter aux effets de la circulation atmosphérique pour expliquer ces déserts côtiers des façades occidentales (air refroidi en mer s'échauffe sur terre et s'éloigne du point de saturation).

Aux moyennes latitudes (40-60), c'est l'inverse les façades W sont plus arrosées que les façades orientales => effet de la circulation des moyennes latitudes (westerlies).

 

les cartes topographique et géologique

les reliefs structuraux et leur réseau hydrographique

la carte géomorphologique

la carte de la végétation

la composante climatique du globe