La succession des états de l'atmosphère qui constitue un climat change profondément de signification selon l'échelle à laquelle on l'envisage. L'échelle microclimatologique concerne les ordres de grandeur les plus faibles dont l'étude systématique est possible.
Les climats de petite extension ont un certain nombre de caractères bien définis. Ils sont sous la dépendance d'influences étroitement localisées, comme la nature du sol, le couvert végétal, la pente, l'exposition, etc. Leurs variations dans l'espace sont très rapides, puisqu'un déplacement de quelques mètres, voire de quelques centimètres, peut les faire varier de façon significative (ainsi R. Geiger a pu montrer que les deux côtés d'une fourmilière n'ont pas le même climat, et que les fourmis en tiennent compte dans leurs activités). Enfin, ce sont les bilans radiatifs locaux et les mouvements de l'air de faible amplitude qui jouent le rôle essentiel dans la détermination des microclimats.
Il existe différentes manières de concevoir la limite de la notion de microclimat. Certains lui donnent une définition très restrictive, tel Max Sorre qui réduit le microclimat à « l'ensemble des traits de l'atmosphère dans un espace soustrait à l'action des facteurs généraux », c'est-à-dire, en fait, dans les milieux confinés, de façon épisodique ou permanente. De ce point de vue, le microclimat diffère non seulement du climat régional, mais aussi du climat local ou du « topoclimat » (en rapport avec les pentes). D'autres auteurs donnent une définition plus lâche, tel Mac Gehee qui écrit : « On peut définir le microclimat comme le climat de tout espace local qui diffère sensiblement du climat dominant d'ordre de grandeur plus élevé. Cet espace peut être une pente, une vallée, un lit d'oued, une cité, une oasis, un fossé d'irrigation, ou la couche d'air comprise entre le sol et un couvert végétal. » Dans cette perspective, la ligne de clivage essentielle passe entre le microclimat ainsi défini et le climat régional, ou « mésoclima […]
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