Cours de météorologie

1. Cours de météorologie La Météorologie est une partie des sciences qu’ étudie les phénomènes phisiques responsables du temps. La météorologie est basée sur l’observation et sur la prévision des phénomènes phisiques, comme les vents et les nuages. Cordonnateur du projet Prof G. Biazzo… Realisé par Valentina Riggi et Alessandro Vetri (Classe IV AL) Histoire Prévisions

2. Histoire Le terme prend son origin du nom grec Мετεορολογία, qui signifielogos (discours sur les) meteore (objets qui tombent du ciel). Les objects qui tombent plus souvent sur la Terre sont les idrometeores, ou particules constituées d’eau dans la forme liquide, (pluie) ou solide (neige, cristaux, grêle) Après les premières intuitions des Grecs on a dû attendre jusqu'à la la deuxième moitié du vingtième siècle quand, avec l'arrivée des calculateurs électroniques, l'homme a eu la possibilité d' exécuter dans un temps raisonnable toutes les opérations qui constituent un modèle météorologique. C' est très long la liste de tous les météorologues qui ont contribué à développer cette branche des sciences, à partir d'Aristote, en passant par Fahrenheit et Halley jusq' à arriver à l'invention des modernes satellites. Regarde la chronologie de l'histoire de la météorologie

3. Cronologie Antiquité 350 a.C. -Aristote écrit la Météorologie 25 a.C. - Pomponio définit le système des zones climatiques Moyen-Âge 1430 - Nicola Cusano invente le premier hygromètre pour la mesure de l'humidité XVII siècle 1637 -Descartes dans l'oeuvre Les météores discute sur phénomènes atmosphériques différents 1661 - Robert Boyle mesure la pression atmosphérique en la trouvant équivalent à celle d'une colonne d'air d'environ 10 mètres 1686 - Edmund Halley précise la relation entre pression barométrique et altitude XVIII siècle 1702 - Gottfried leibniz réalise le premier baromètre métallique portable 1714 - Gabriel Fahrenheit définit une echelle digne de foi pour les valeurs de la température 1742 - Andreas Celsius, un astronome suédois propose l'echelle centigrade pour la température

4. XIX siècle 1835 - Gustave Coriolis comprend que la rotation de la Terre cause une petite force dépendant de la vitesse, aujourd'hui definie comme Effet Coriolis 1898 - Le Weather Buraeu, fondé en 1890, constitue un réseau d'alarmes pour les ouragans aux Indes occidentales XX siècle 1900 - Differents ouragans frappent Galveston, au Texas, en tuant plus de 6000 personnes 1925 - La "Trio-rester-tornade" traverse Missouri, Illinois et Indienne en tuant 700 personnes 1935 - “Le Great Labor day Hurricane" tue 500 personnes et il est considéré le premier ouragan de catégorie 5 à avoir atteint la terre ferme. 1951 - Le WMO (World meteorological organization) est fondée dans les Etats-unis. 1971 - Ted Fujita introduit l‘échelle de Fujita pour identifier la force des ouragans 1975 - Le premeir satellite géostationnaire est lancé en orbite avec le devoir de tracer le développement des ouragans. 1988 - Il est introduit aux USA le radar climatique WSR-88D, qui permet l'usage de différentes méthodes de relèvement des conditions meteo. XXI siècle 2003 - Les experts mettent en action le premeir système de contrôle pour les ouragans dans le Pacifique oriental

5. Atmosphère terrestre Approfondissements sur la structure de l'atmosphère

6. L'atmosphère terrestre est divisible en plusieurs parties, chacune avec sa propre dénomination. • Les parties qui la composent sont exactement cinq: la troposphère, la stratosphère, le mesosphère, la ionosphère ou thermosphère et l'exosphère. • La Troposphère est la partie la plus proche de la surface terrestre et elle contient les 2\3 de la masse de toute l'atmosphère. En négligeant la vapeur d'eau et la poussière qui sont présents en quantités variables, l'air de la troposphère est composé de gaz azote, 78%, gaz oxygéne, 21%, gaz argon, 0,9%, anhydride carbonique, 0,03%, et traces d'autres gaz (hélium, hydrogène…). Sa température diminue d'environ 6° chaque 100m, raison pur laquelle il y a une température d'environ -50° à la sommité de la troposphère. La troposphère est importante pour la branche de la météorologie, parce qu'en elle il y a tous les PHENOMENES ATMOSFERIQUESqui intéressent la vie humaine: nuages, vents, précipitations. L'air de la haute atmosphère est en effet sec et elle ne donne pas origine àux phénomènes atmosphériques. La dernière partie de la troposphère est appelée TROPOPAUSA, une couche mince dans laquelle coulent les jets stream, "fleuves rapides d'air" qui enveloppent la terre à une vitesse de 400 km\h.

7. La Stratosphère va de la tropopausa à environ 55 kms d'altitude. L'air se fait sec et dépourvue de poussière, même si aujourd'hui avec l'augmenter d'objets lancés en orbite aussi l' haute atmosphère est en train de se salir considérablement. Pour action de l'énergie solaire l'oxygène se transforme, en partie, en gaz ozone. Le gaz ozone arrête les rayons ultraviolets du soleil qui réchauffent l'air, donc vers la partie la plus haute de la stratosphère il y a une température d'environ 17°C. La présence de l' ozone déroule une fonction importante sur la terre, parce que si les rayons ultraviolets joignaient la Terre en doses élevées, ceux-ci endommageraient les organismes irrémédiablement en provoquant ulcères, brûlures et mort. Pour ce problème il est important de diminuer la jouissance de substances polluantes pour l'ozone comme les chlorofluorocarbones, CFC, présents dans les spray. • Le Mesosphère va de 55 kms à 90 kms d'altitude. Pour la raison qu'elle est réchauffée en bas, sa température diminue avec l'altitude de façon qu'à sa sommité (mesopausa) elle mesure -80°. • l‘ Ionosphère parvient jusqu'à 50 kms d'altitude. La radiation solaire, très énergétique à cette part, dissocie les gaz azote et oxygène, en enrichissant le milieu d'ions. Cette absorption d'énergie produit une augmentation de température, qui dans cette couche atteint les centaines de degrés. Mais dans l'ionosphère, malgré la température soit élevée, un astronaute hypothétique mourrait de froid sans une protection opportune. Cela parce que les molécules d'air sont très raréfiées et ils ne donneraient pas ensuite la sensation de chaleur à un organisme humain. Cette haute raréfaction de l'air a comme conséquence que le son ne se transmet pas. Le son en effet est transporté par les vibrations des particules d'air. Si celles-ci ne sont pas suffisantes ne se heurtent pas et le son ne se transmet pas. La présence d'ions provoque le spectacle splendide des aurores polaires, dûe à l'excitation des ions avec production de lumières. • L ' Exosphère va de 550 kms d'altitude jusq'à une limite indéfinie de fusion avec l'espace interplanétaire (environ 5000 kms). Il comprend, au-delà des ions de l'air, protons et électrons provenants du Soleil à travers le vent solaire, qui sont piégés par le champ magnétique de la Terre.

8. Phénomènes atmosferiques Vents Précipitations

9. Les vents Le phénomène du vent est lié à l'idée de pression, que du point de vue physique n'est qu'une grandeur dérivée appliquée par une force sur une surface. Nous considérons en effet deux régions, à une certaine distance, une à haute pression et une à basse pression. Pour raisons typiquement physiques l'air tendra à aller de la haute, où l'air "pend" de plus, à la basse pression, où l'air "pend" moins. Nous aurons ainsi un vent ou le déplacement d'une masse d'air pour compensation barique (c'est-à-dire pour rémunérer une différence de pression). La zone de basse pression, où le vent arrive, s'appelle zone cyclonique ou cyclone car le vent apporte souvent des nuages et ensuite aussi du temps mauvais. La zone de haute pression s'appelle par contre zone anticyclonique ou anticyclone et il y a souvent du beau temps. Les paramètres les plus importants d'un vent sont la vitesse et la direction. La vitesse dépend de la différence de pression entre A et B et de leur distance. La vitesse se mesure avec l'anenometre. La vitesse d'un vent se mesure avec l‘échelle de Beaufort. La direction par contre, qui se relève avec la caracteristique "manche au vent", est gouvernée par la loi de Ferrel ou effet Coriolis. Cette loi affirme que, dans notre hémisphère, une masse d'air, mais il vaut pour l'eau aussi, et ensuite pour les courants, tente à dévier toujours vers la droite. Les vents instaurent un mouvement horaire rotatoire d'air dans les zones anticycloniques (A) et un antihoraire dans les zones cycloniques (B). Un vent est donc une masse d'eau qui se déplace. La température de cet air peut changer. Nous dirons donc que quand une masse d'air chaud se déplace produit un front chaud, une masse d'air froid produit par contre un front froid. Les deux masses qui atteignent la zone cyclonale (B) peuvent se mélanger, en formant un front occlus, très instable parce que l'air chaud et humide se refroidit. La vapeur contenu, donc, devient eau en donnant lieu aux précipitations Origine di un vento: A è la zona di alta pressione (anticiclonica) e B quella di bassa pressione (ciclonica). Il vento teorico (tratteggiato) va da A a B, ma quello reale, deviato dalla rotazione della Terra (Legge di Ferrel), piega, nel nostro emisfero, verso destra.

10. Les précipitations Donc, comme nous avons deja dit, quand une masse d'air chaud se déplace, elle produit un front chaud, une masse d'air froid produit par contre un front froid. Les deux masses qui atteignent la zone cyclonale (B) peuvent se mélanger, en formant un front occlus, très instable parce que l'air chaud et humide se refroidit. La vapeur contenue, donc, devient eau en donnant lieu aux précipitations. Si la vapeur condense seulement dans les basses couches près du sol, elle donne origine au brouillard. Le brouillard est un phénomène typiquement hivernal. Ses gouttelettes enlèvent transparence à l'air pour lequel la visibilité est insuffisante; en pratique il s'agit de nuages au sol. Quand la condensation arrive adhérent seul au terrain, par exemple pendant les nuits printanières, nous avons la rosée. Aux très basses températures, la vapeur condense et gèle, en produisant givre et portage. Le nom des nuages change selon leur forme: CIRRUS: nuages filiformes et hauts, au-delà de 6000 m, vous formées par aiguilles de glace.

11. CUMULUS: nuages au développement vertical, de 500 m jusqu‘aux les les cirrus. • STRATUS: nuages allongés au tapis, plutôt grises, jusqu'à 3000 m. • NIMBUS: nuages sombres, chargés d'eau, basses, annonciatrices de grandes pluies. Ces types fondamentaux de nuages peuvent souvent se fondre, en donnant vie à strato-cumulus, nembo-stratus etc... Les gouttelettes présentes dans un nuage peuvent s'unir, devenir lourds et tomber sous forme de pluie. Par contre, dans les cumulo-nimbus, nuages qui ont un imposanant développement vertical et qui sont parcourue par forts courants ascensionnels, les gouttes d'eau arrivent très en haut de façon qu'ils gèlent. Le pépin de glace peut monter et descendre en recouvrant plusieurs fois differéntes couches, tant que, devenu lourd, il tombe à terre comme grêle. Les grains de grêle atteignent les 5 cms de diamètre et sont désastreux pour les cultures. Quand la température est basse aussi dans les couches inférieures de l'atmosphère, comme en hiver, les gouttelettes d'eau se refroidissent et passent de l'état liquide à l'état solide (c'est-à- dire qu'ils gèlent en petits cristaux de glace) . Ceux-ci se joignent, selon une symétrie hexagonale caractéristique, et tombent sous forme de neige.

12. Previsioni del tempo Per l’economia moderna, per i trasporti e per il turismo, è importante prevedere lo stato del tempo. Le conoscenze sulla strutture e i fenomeni della troposfera, sono però ancora imprecise, per cui le previsioni hanno una buona probabilità di correttezza fino al massimo di una settimana, cioè nel breve periodo. Le previsioni si fanno raccogliendo tutti i dati disponibili (temperatura, pressione, nuvolosità, venti…) sia a terra che in quota, mediante radar o sonde meteorologiche e fissandoli su carte sinottiche, dalle quali l ’esperto può indurre l’andamento futuro del tempo. Esistono accordi internazionali tra gli stati garantiti anche dall’ ONU per scambiare le informazioni tra le varie stazioni meteorologiche. Oggi la previsione è ulteriormente favorita dai grandi calcolatori, che elaborano moltissimi dati in un tempo brevissimo e dai satelliti meteorologici che inviano immagini in diretta dall’ alto. Questi ultimi spesso viaggiano ad un altezza di circa 36000 km in orbite geostazionarie, cioè con la stessa velocità angolare della terra, sicché “guardano” e tengono sotto controllo sempre la medesima regione.