ATMOSPHÈREThermodynamique

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L’atmosphère : un mélange d’air sec et de vapeur d’eau

En météorologie, pour réduire le nombre de paramètres à considérer et pour tenir compte des particularités associées au comportement des molécules d’eau, l'air est considéré comme un mélange de deux gaz : d’un côté la vapeur d'eau et de l’autre l'air sec qui contient tous les autres gaz. On appelle « air humide » l’ensemble composé d’un mélange d’air sec et de vapeur d’eau.

Lorsqu’on s’élève dans l’atmosphère, la concentration de l'air diminue mais, en raison du brassage et de la turbulence, la plupart des constituants de l’air sec, comme le diazote (78,08 p. 100 en volume), le dioxygène (20,95 p. 100) et une grande partie des gaz rares comme l’argon (0,93 p. 100) conservent une proportion quasiment constante jusqu’à une altitude proche de 80 kilomètres. Les proportions moyennes en ozone font exception à cette règle : alors qu’elles ne dépassent pas 5 × 10–6 p. 100 (soit 50 molécules d’ozone par milliard de molécules d’air) dans la troposphère, elles atteignent des valeurs deux cents fois plus élevées (soit 10–4 p. 100) dans la stratosphère, qui contient ainsi 90 p. 100 de l’ozone atmosphérique, ce dernier protégeant le vivant des rayonnements ultraviolets les plus nocifs.

De son côté, la vapeur d’eau, sans cesse renouvelée par évaporation des océans, des lacs et des rivières, et par évapotranspiration de la végétation, est surtout concentrée dans les basses couches de l’atmosphère où ses proportions peuvent dépasser 4 à 5 p. 100 dans les conditions d’air chaud et humide rencontrées dans certaines régions équatoriales, mais descendre en dessous de 0,1 p. 100 dans des conditions de froid intense, comme celles sévissant en altitude et parfois observées dans des régions comme la Sibérie.

Enfin, la masse totale des gaz présents dans l’atmosphère terrestre est d’environ 5 × 1018 kg (soit 5 millions de milliards de tonnes), do [...]

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Structure verticale de l’atmosphère

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Diagramme des états de l’eau

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Échanges d’énergie associés aux changements d’état de l’eau

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Cellules de convection de Bénard

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Jean-Pierre CHALON, « ATMOSPHÈRE - Thermodynamique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 19 avril 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/atmosphere-thermodynamique/