4. État de l'atmosphère
• Représentation de l'état de l'atmosphère
L'atmosphère sera ici considérée dans son état physique instantané défini par les conditions de pression, de température, d'humidité et de mouvement qui font l'objet d'observations effectuées régulièrement et simultanément par un réseau de stations distribuées avec une densité variable sur l'ensemble du globe terrestre.
L'air atmosphérique est un fluide en perpétuel mouvement et en continuelle évolution thermique. Le physicien est conduit à considérer cette atmosphère comme un ensemble d'un nombre théoriquement infini de volumes élémentaires, appelés particules.
À chaque instant t, toute particule est caractérisée par :
– un vecteur vitesse V⃗ qui est, par définition, le vecteur vent ;
– une masse volumique ρ, une température T, une pression p ;
– une concentration en vapeur d'eau et (à l'intérieur des nuages et des précipitations) des concentrations en eau liquide et en glace.
Ces paramètres, encore appelés variables atmosphériques, définissent l'état de la particule à l'instant considéré.
Par suite, l'état de l'atmosphère entière à un instant donné n'est autre que l'ensemble des états des différentes particules. En d'autres termes, il est défini par :
– l'ensemble des vecteurs vents appelé champ de vent (ou de mouvement) ;
– l'ensemble des masses volumiques, appelé champ de masse volumique ;
– l'ensemble des pressions, appelé champ de pression ;
– l'ensemble des températures, appelé champ de température.
Le premier de ces champs est un champ vectoriel, les autres sont des champs scalaires.
Comment représenter ces champs qui sont à trois dimensions comme l'espace ? La méthode la plus commode, couramment utilisée dans tous les services météorologiques du monde, consiste à représenter tout d'abord chaque surface isobare par ses courbes de niveau. Chacune de ces surfaces est, par définition, le lieu des points possédant une même valeur de la pression (par exemple 500 hPa). Une telle surface n'étant pas horizontale, il est possible d'en décrire la topographie en traçant sur une carte les […]
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