climat 1 PRÉSENTATION climat, ensemble des phénomènes météorologiques terrestres caractéristiques d'une région et moyennés sur plusieurs décennies.

climat 1 PRÉSENTATION climat, ensemble des phénomènes météorologiques terrestres caractéristiques d'une région et moyennés sur plusieurs décennies. La détermination d'un climat repose sur l'analyse statistique du temps qu'il a fait chaque jour sur une longue période, en général de l'ordre de 30 années consécutives. Contrairement à la météorologie qui étudie les variations du temps à très court terme, la climatologie s'intéresse à l'analyse quantitative à plus long terme de la moyenne des paramètres requis pour caractériser les états de l'atmosphère -- principalement la température de l'air, la lame d'eau précipitée, la durée d'insolation, la direction et la vitesse du vent. Le climat représente donc le « temps moyen « en un lieu donné. Les climats apparaissent nuancés dans un espace régional (comme la France), contrastés à l'échelle d'un continent (comme l'Europe), et complètement différents à l'échelle du globe terrestre. La carte des climats montre ainsi une véritable mosaïque qui se traduit par des climats froids ou chauds, humides ou secs, tempérés ou extrêmes. Cette palette climatique, qui reflète prioritairement les contrastes d'énergie solaire reçue par la surface terrestre, est aussi largement influencée par la circulation générale atmosphérique (voir atmosphère), la circulation générale océanique (voir océan), ainsi que par le relief. De manière générale, le climat est finalement resté assez stable dans l'histoire de la Terre pour permettre l'existence et l'évolution de la vie (voir histoire de la vie sur Terre). 2 LE BILAN RADIATIF ET LA THÉORIE ASTRONOMIQUE Le mot climat vient du grec klima, qui fait référence à l'inclinaison des rayons solaires par rapport à la surface de la Terre. Cette étymologie souligne le rôle moteur que jouent le rayonnement solaire incident et l'énergie reçus par notre planète. La théorie décrite entre les deux guerres mondiales par le Yougoslave Milutin Milankovi? est basée sur les quantités d'énergie solaire que reçoit la surface terrestre en fonction des variations de positionnement de la Terre par rapport au Soleil. Cette conjoncture influe directement sur la quantité de chaleur reçue par la Terre. Ce modèle, confirmé dans les années 1950-1960, identifie trois types de variation des paramètres de l'orbite terrestre autour de notre étoile. C'est tout d'abord la variation des paramètres de l'ellipsoïde que décrit la Terre autour du Soleil (forme plus ou moins allongée). Cette excentricité orbitale a une période de 100 000 ans. C'est ensuite l'obliquité de l'axe de la Terre par rapport au plan de son écliptique (plan de l'orbite terrestre) qui oscille suivant un mouvement de bascule. Cet angle, actuellement de 23 °27', varie cependant entre 22° et 24,5° avec une périodicité d'environ 41 000 ans. Finalement, la précession (ou le décalage) des équinoxes est due à l'oscillation de l'axe de la Terre suivant la forme d'un cône, avec une périodicité plus courte s'étalant essentiellement entre 19 000 et 23 000 ans. Ce schéma astronomique est globalement vérifié, même si le climat d'un point du globe peut avoir des spécificités locales, liées à l'influence du relief, à la circulation générale atmosphérique et à la circulation générale océanique. Toutefois, cette théorie est remise en cause par certains scientifiques qui relient l'évolution du climat à la seule activité solaire, observable par le nombre des taches solaires qui suit un cycle d'une durée moyenne de 11 ans (voir Soleil). En raison de l'inclinaison de l'axe de rotation de la planète par rapport au plan de l'écliptique, les rayons solaires ne frappent jamais perpendiculairement le sol. De ce fait, tous les points de la Terre ne reçoivent pas la même quantité d'énergie, qui est en outre inégalement renvoyée dans l'atmosphère (voir albédo) en fonction de la latitude et de la nature des surfaces éclairées. Les hautes latitudes englacées réfléchissent en moyenne près de 50 p. 100 de l'énergie qu'elles reçoivent, contre 15 p. 100 pour les grands massifs forestiers. Ce déséquilibre est quantifié par le bilan radiatif, qui représente la différence entre le rayonnement incident absorbé par la surface terrestre et l'atmosphère, et le rayonnement thermique ré-émis par cette même surface. À l'échelle du globe et sur une année entière, ce bilan est pratiquement nul. Cependant, il n'est jamais nul en un point donné du globe terrestre. En effet, ce bilan est positif dans les basses latitudes, tandis que les hautes latitudes possèdent un bilan largement déficitaire. Le bilan radiatif est nul aux alentours du 37e parallèle. Ce phénomène est essentiellement lié à l'intensité solaire reçue, même si cela est modulé dans certaines zones par un fort albédo (les déserts chauds ou froids, par exemple). Par conséquent, la température devrait augmenter dans les régions de bilan radiatif positif et diminuer dans les zones de bilan radiatif négatif. Cependant, les circulations atmosphériques et océaniques permettent de redistribuer la chaleur de l'équateur vers les pôles. Ce transfert de chaleur représente donc une fonction essentielle du climat. 3 L'INFLUENCE DE LA CIRCULATION GÉNÉRALE ATMOSPHÉRIQUE L'énergie solaire reçue influe largement sur le climat puisqu'elle entraîne une circulation atmosphérique sur l'ensemble du globe. La surface de la Terre étant plus échauffée sous les tropiques qu'aux pôles, ce gain de chaleur est redistribué par conduction (contact) et transferts de chaleur latente (évaporation). Schématiquement, on distingue une zone intertropicale de part et d'autre de l'équateur, deux zones tempérées aux moyennes latitudes, puis deux zones polaires au niveau des pôles. Ce schéma global de description des climats en terme zonal n'est toutefois qu'une première approche simpliste, puisque ces grands ensembles climatiques sont largement nuancés à une échelle plus fine. On retrouve par exemple des sous-climats à l'intérieur du climat tropical, comme les climats semi-désertiques, tropicaux secs ou humides. En France, on rencontre également le climat méditerranéen, qui est décrit par des étés chauds et secs et des hivers généralement doux et pluvieux. 3.1 Zone intertropicale Dans la zone intertropicale, les mouvements atmosphériques se caractérisent par des vents d'est (nord-est dans l'hémisphère Nord et sud-est dans l'hémisphère Sud) relativement constants, nommés alizés. Ces vents convergent au niveau de l'équateur, formant la zone de convergence intertropicale (ZCIT). Dans cette région où règnent en permanence des basses pressions, une convection verticale engendre une ascension de l'air, se chargeant en vapeur d'eau et provoquant ainsi l'apparition de grands amas nuageux. La position de la ZCIT n'est cependant pas fixe au cours de l'année, oscillant de part et d'autre de l'équateur selon les saisons -- la ZCIT se rapproche des hautes latitudes durant l'été puis de l'équateur durant l'hiver. Cette oscillation suit le mouvement apparent du Soleil -- se positionnant dans l'hémisphère Nord durant l'été boréal, puis dans l'hémisphère Sud durant l'été austral -- et subit l'influence du déplacement latitudinal des anticyclones subtropicaux. Cependant, son oscillation n'est pas symétrique par rapport à l'équateur, compte tenu de l'inégale répartition des terres et des mers dans chaque hémisphère. Ce sont les fluctuations de cette ZCIT, associées aux précipitations, qui contrôlent le climat dans cette zone et produisent la succession des saisons, humides (saison des pluies) puis sèches (saison sèche). La différenciation des climats repose prioritairement sur ce seul critère pluviométrique, puisque la durée de jour ainsi que l'énergie solaire incidente varient peu. La ZCIT se positionne deux fois par an (tous les six mois) au niveau de l'équateur -- la première fois en mars et la seconde en septembre. Ces deux saisons des pluies entraînent un climat équatorial, chaud et humide, favorisant la croissance des grandes forêts de la planète (Congo en Afrique, Amazonie en Amérique du Sud, Indonésie en Asie). Ce climat est limité par l'isotherme 18 °C pour la moyenne des températures du mois le plus froid (une isotherme étant une courbe ou une surface caractérisée par des températures identiques). Cette température varie peu sur une journée et au cours de l'année : inférieure à 35 °C compte tenu de la déperdition de chaleur du fait de l'évaporation, mais supérieure à 18 °C compte tenu du peu de chaleur perdue en raison du fort couvert nuageux permanent. Entre l'équateur et les tropiques, le climat tropical est dirigé par le phénomène de mousson. Dans cette région, une seule saison des pluies intervient au cours de l'été -- entre mai et juillet dans l'hémisphère Nord, et entre novembre et février dans l'hémisphère Sud. Au niveau des tropiques (tropique du Cancer au nord et tropique du Capricorne au sud), l'apparition de situations anticycloniques entraîne des climats semi-arides, arides puis désertiques. C'est à ce niveau que l'on rencontre les grands déserts de la planète, que ce soit au niveau du tropique Nord (Sahara en Afrique, désert mexicain) ou du tropique Sud (Kalahari en Afrique, Grand Désert Victoria en Australie). Les précipitations y sont extrêmement faibles (inférieures à 250 mm par an), avec des températures diurnes toujours élevées (maximales de 40-50 °C) et des températures nocturnes relativement froides en raison de l'importante perte de chaleur sous un ciel clair. 3.2 Zones tempérées Les zones de moyennes latitudes sont associées au climat tempéré. Ces régions sont soumises à l'affrontement des masses d'air froides et sèches venues des hautes latitudes et des masses d'air chaudes et humides venues des tropiques. Une ascendance dynamique se produit, au cours de laquelle l'air chaud est soulevé par l'air froid au sein d'une colonne d'air tourbillonnant dans le sens cyclonique, provoquant des précipitations. Ce phénomène engendre un temps instable avec des saisons bien marquées (étés chauds, hivers humides), mais caractérisées par une faible amplitude au niveau des températures et des précipitations. Cette zone climatique, relativement douce, contient la majorité de la population de la planète. Par exemple, la France se positionne dans ce type de climat tempéré, avec la confrontation entre l'anticyclone des Açores et la dépression d'Islande. 3.3 Zones polaires Les régions polaires, comprises entre les cercles polaires et les pôles, sont associées au climat polaire, caractérisé par des températures extrêmement basses et de très faibles précipitations. En effet, sous des conditions anticycloniques, les masses d'air froides peu chargées en vapeur d'eau empêchent la formation nuageuse et donc les précipitations. De plus, du fait de la faible inclinaison des rayons solaires aux pôles, l'énergie reçue dans ces régions est toujours faible, entraînant une température extrêmement basse -- rarement au-dessus de 0 °C. Le climat polaire est limité par l'isotherme 10 °C pour la moyenne des températures du mois le plus chaud. Deux grands ensembles polaires se retrouvent sur le globe : l'Arctique dans l'hémisphère Nord et l'Antarctique dans l'hémisphère Sud. Ces deux régions aux latitudes extrêmes sont en permanence recouvertes de neige et de glace. L'Arctique, centré sur le pôle Nord, englobe l'océan Arctique, le continent groenlandais, le nord du Canada, ainsi que la Sibérie. Quant à la calotte Antarctique, elle est formée de plusieurs kilomètres d'épaisseur de glace centrés sur le pôle Sud. La température terrestre la plus basse y a été enregistrée (- 88 °C). 4 L'INFLUENCE DE LA CIRCULATION GÉNÉRALE OCÉANIQUE La proximité et la circulation océaniques modifient la carte des climats qui résulterait du seul effet de la différence d'intensité du rayonnement solaire suivant la latitude. Tout d'abord, l'inertie thermique des océans -- qui couvrent environ 70 p. 100 de la surface de la Terre -- joue un rôle majeur sur la carte climatique. En effet, les surfaces océaniques mettent beaucoup plus de temps à se réchauffer (ou à se refroidir) que les surfaces continentales. La chaleur emmagasinée par les océans est lentement restituée à l'atmosphère par évaporation et, dans une moindre mesure, par conduction. Les climats maritimes sont donc caractérisés par des étés frais et des hivers doux. Les océans constituent également les plus grands fournisseurs de vapeur d'eau, induisant et alimentant les masses nuageuses. Lorsqu'elles abordent les continents, ces masses d'air chargées en vapeur d'eau déchargent leurs masses d'eau sous forme de précipitations. Les climats maritimes sont ainsi caractérisés par de nombreuses précipitations, tout au long de l'année. Ce schéma général est également amplifié par la direction des vents. Dans l'hémisphère Nord, au niveau des moyennes latitudes où se situent la plupart des zones continentales, les vents dominants sont d'ouest, ce qui entraîne des bords occidentaux davantage soumis à l'influence maritime. Les bordures atlantique européenne et pacifique américaine sont donc plus influencées par cet effet marin. Ce phénomène peut également progresser loin dans les terres, comme aux États-Unis où seules les montagnes Rocheuses stoppent l'avancée de ce flux d'ouest. Le courant océanique chaud du Gulf Stream, provenant du sud-ouest de l'océan Atlantique, régule cette partie du globe en engendrant des hivers doux sur la façade atlantique de l'Europe de l'Ouest. En revanche, l'absence de ce courant chaud sur les côtes américaines et canadiennes entraîne des hivers plus rigoureux, avec de fortes précipitations sous forme de neige. Selon certains scientifiques, le changement climatique actuel pourrait engendrer le ralentissement, voire l'arrêt de ce courant océanique, provoquant ainsi un refroidissement du climat dans les régions concernées. 5 L'INFLUENCE DES CONTINENTS OU CONTINENTALITÉ Les surfaces continentales évoluent thermiquement de manière extrêmement rapide. Elles se réchauffent très vite la journée, avant de perdre tout aussi vite leur chaleur durant la nuit. À leur contact, les masses d'air s'échauffent et se refroidissent rapidement, ce qui engendre des différences de température et de pression importantes et durables sur de grandes étendues. Par conséquent, en ces endroits précis du globe, des zones de basses pressions (ou dépressions) et des zones de hautes pressions (ou anticyclones) se stabilisent. Par exemple, le très vaste continent asiatique, qui s'étend à des latitudes élevées, subit pendant l'hiver un fort refroidissement, responsable de la formation de l'anticyclone de Sibérie. Celui-ci détermine des hivers extrêmement rigoureux (les températures extrêmes les plus froides après celles enregistrées en Antarctique), dont les effets se font sentir jusqu'en Chine méridionale. En été, règnent au contraire des basses pressions et des températures élevées qui favorisent des pluies orageuses. 6 L'INFLUENCE DU RELIEF : L'EFFET DE FOEHN Les reliefs, qui accidentent la surface des continents, perturbent la circulation générale atmosphérique, introduisant une cause supplémentaire de différenciation des climats. En effet, tous les massifs montagneux exposés à des masses d'air dominantes connaissent une dissymétrie climatique. Les versants « au vent « (exposés face au vent) sont plus arrosés compte tenu de l'ascendance orographique des masses d'air. Ce phénomène entraîne la condensation de la vapeur d'eau, qui se traduit par des précipitations au sol. Au contraire, sur les versants « sous le vent « (face abritée), les masses d'air se compriment et se réchauffent en descendant. Ce phénomène autrichien bien connu dans les Alpes (le foehn) a son équivalent dans les Rocheuses canadiennes (le chinook) ou dans les Andes méridionales (la zonda). Ce processus d'effet de foehn est ainsi à l'origine d'un climat froid et humide sur les versants exposés, puis chaud et sec sur le versant abrité. Le cas de la Cordillère des Andes en Amérique du Sud illustre parfaitement ce phénomène. En effet, les masses d'air chargées en vapeur d'eau provenant du Pacifique Sud sont confrontées aux hauts massifs montagneux andins. Le phénomène de zonda (équivalent du foehn alpin) entraîne alors un versant ouest humide et un versant est extrêmement sec, à l'origine notamment du désert d'Atacama au Chili. 7 L'INFLUENCE DE L'HOMME SUR LE CLIMAT Les activités humaines perturbent le climat. Les rejets atmosphériques anthropiques sont la principale cause d'accentuation de l'effet de serre, qui tend à augmenter significativement la température moyenne terrestre. Une augmentation de 0,6 °C a d'ailleurs été relevée au cours du Les simulations climatiques tendent à prédire une augmentation encore plus forte d'ici la fin du XXIe XXe siècle (voir changement climatique). siècle (entre 1,4 et 5,8 °C). Ces probables augmentations de température entraîneraient une élévation conséquente du niveau des mers (de 9 à 88 cm d'ici 2100), de graves problèmes de santé (paludisme notamment), ainsi que des phénomènes extrêmes plus intenses et plus fréquents (sécheresse, tornade, cyclone, inondation). Les successifs Sommets de la Terre (Rio de Janeiro en 1992, Johannesburg en 2002) et autres conférences sur l'environnement s'efforcent d'apporter des solutions concrètes, afin de tendre vers ce que l'on appelle le développement durable. Des décisions politiques internationales s'appliquent à créer des limitations concernant les rejets atmosphériques (dus aux activités humaines) responsables du réchauffement climatique actuel. Le protocole de Kyoto (1997) impose notamment aux pays industrialisés une réduction de leurs émissions de gaz à effet de serre à l'échéance 2008-2012. Grâce à la ratification du protocole par la Russie à la fin de l'année 2004 (et aux 140 autres pays signataires), le protocole de Kyoto est finalement entré en vigueur le 16 février 2005. Les États-Unis, pourtant premier pollueur de la planète, ne l'ont toujours pas ratifié à ce jour. Même si l'impact des activités humaines sur le climat est bien identifié, des solutions durables restent difficiles à mettre en oeuvre au niveau mondial, en raison des divergences politico-économiques des nations à l'échelle de la planète. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.