Fiche de révision : Le climat : un système complexe

Les paramètres atmosphériques de la météo et du climat

• L’étude de l’atmosphère repose sur de nombreux paramètres qui seront exploités de différentes façons selon le point de vue scientifique adopté (angle de la météorologie ou angle de la climatologie).
• Température
• La température de l’air correspond à l’énergie d’agitation des molécules de gaz : plus les molécules s’agitent et s’entrechoquent, plus la température augmente.
• Elle se mesure grâce à un thermomètre (degrés Celsius ou degrés Fahrenheit) et son unité internationale est le Kelvin.
• La température est un paramètre essentiel en météorologie comme en climatologie.
• Pression atmosphérique
• La pression atmosphérique détermine le poids d’une colonne d’air sur une surface donnée au sol sous l’influence de la gravité : la pression atmosphérique diminue avec l’altitude.
• Elle se mesure à l’aide d’un baromètre en pascals ($\text{Pa}$). La pression au niveau de la mer est la plus usitée.
• Hygrométrie
• L’hygrométrie correspond au calcul de l’humidité relative de l’air.
• Nébulosité
• La nébulosité est un paramètre permettant d’apprécier la couverture nuageuse.
• La couverture nuageuse se mesure sur une échelle en octas de $0$ (ciel clair) à $8$ (ciel entièrement couvert).
• Pluviométrie
• La pluviométrie correspond à la quantité de précipitations tombant sur une surface donnée, en millimètre par mètre carré.
• Elle est mesurée grâce à un pluviomètre.
• Vents
• Les vents correspondent à des déplacements d’air horizontaux caractérisés par leur direction (déterminée grâce à une girouette) et leur vitesse (mesurée par un anémomètre).
• Le vent se forme entre une zone de haute pression (appelé anticyclone) et de basse pression (appelé dépression).
• L’analyse des vents permet l’étude des mouvements atmosphériques : les vents d’est, les vents d’ouest et les alizés sont la conséquence de la fragmentation de cellules de convection atmosphérique à la surface de la Terre par l’effet de Coriolis. Cet effet va inverser le sens des vents dans l’hémisphère sud.

Deux sciences différentes : la climatologie et la météorologie

• La météorologie
• Les phénomènes météorologiques sont appréciés à l’aide de mesures et d’observations directes ou indirectes : relevés de température heure par heure dans les stations météorologiques, mesures de la pression atmosphérique (dépression, anticyclone), mesures des vents pour anticiper les mouvements des masses d’air…
• Si la météorologie utilise bien des données atmosphériques, il s’agit d’une science s’intéressant uniquement au court terme : le but est d’analyser le temps qu’il fait (météo) dans une zone géographique précise et d’établir des prévisions (modélisations) sur quelques jours.
• La climatologie
• La climatologie désigne l’étude des climats et de leurs variations au niveau local ou global et pour du moyen terme et du long terme (minimum sur 30 ans jusqu’à plusieurs millénaires).
• Sur le moyen terme, les climatologues s’appuient sur les données des satellites météorologiques et sur des relevés de données plus anciens :
• l’accumulation des données de températures sur des durées plus longues (10, 50, 100 ans…) permet de dégager des tendances climatiques (réchauffement ou refroidissement) et lisse les valeurs extrêmes de température survenues sur de courtes durées ;
• l’analyse du climat actuel permet d’établir des cartes de zones climatiques et des cartes de biomes correspondant à ces zones (forêt tempérée, toundra, désert, etc.).
• Sur le long terme, la capacité des outils météorologiques actuels est dépassée et les climatologues utilisent alors d’autres outils : le delta de l’oxygène 18 ($\delta^{18}\text{O}$) des glaces (molécules d’eau $\text{H}_2\text{O}$) ou des carbonates (molécules de $\text{CaCO}_3$) permet de calculer la température à des échelles de temps géologiques.
• Concernant le $\delta^{18}\text{O}$ des glaces, le rapport de l’isotope 18 de l’oxygène et de l’isotope 16 de l’oxygène ($^{18}\text{O}/^{16}\text{O}$) va être un indicateur des paléotempératures notées $\delta^{18}\text{O}$ : $$\delta^{18}\text{O}=[(^{18}\text{O}/^{16}\text{O})_{\text{échantillon}}-(^{18}\text{O}/^{16}\text{O})_{\text{standard}}]\times 10^3$$

• Concernant le $\delta^{18}\text{O}$ des carbonates issus des tests de foraminifères (micro-organismes marins), la composition isotopique des carbonates ($\delta^{18}\text{O}$ de $\text{CaCO}_3$) dépend de la température de l’eau et de la composition isotopique de la mer ($\delta^{18}\text{O}$ de $\text{H}_2\text{O}$) : plus la température de l’eau augmente, plus le $\delta^{18}\text{O}$ des carbonates diminue.
• Outre la température, les climatologues s’intéressent aussi à d’autres paramètres, comme :
• la nébulosité qui va influencer le climat via le paramètre de l’albédo (avec une forte nébulosité, l’albédo augmente et donc les températures baissent) ;
• l’hygrométrie à travers la palynologie (étude des pollens fossilisés pour reconstituer un paléoenvironnement) ;
• ou encore le système des mouvements atmosphériques qui va jouer un rôle important dans la répartition de la chaleur sur Terre.