2. Stabilité verticale de l'atmosphère
Considérons l'atmosphère dans un état statique et supposons-la stratifiée horizontalement, en étant soumise au champ vertical de pesanteur.
• Équilibre hydrostatique
La pression atmosphérique à un niveau correspond au poids de la colonne d'air qui surmonte l'unité de surface : à une différence de niveau ΔZ correspond une différence de pression Δp telle que :

Mais, selon la loi des gaz parfaits, on peut écrire :

La formule de Laplace correspond à l'intégration de cette équation en fonction de Z.
Connaissant la répartition verticale des températures en fonction des pressions, il est ainsi possible de déterminer les altitudes (géopotentielles) des niveaux envisagés.
Diverses hypothèses de calcul permettent de définir différentes atmosphères fictives sur lesquelles nous n'insisterons pas.
Nous noterons seulement que, en valeur moyenne, la décroissance de la température avec l'altitude est de l'ordre de 0,65 0C par 100 mètres ; cependant, des valeurs positives peuvent être relevées dans les couches d'inversion.
Par ailleurs, au voisinage du niveau de la mer, dans les régions tempérées, la décroissance de pression avec l'altitude est d'environ 12 hectopascals pour 100 mètres, selon la température moyenne retenue (15 0C). Le tableau présente une atmosphère standard des régions tempérées.
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