MICROCLIMATS

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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 « mésoclimat » des auteurs anglo-saxons. On retiendra ici cette définition assez large.

Les microclimats sont si nombreux et si variés que leur classement systématique est très difficile. On cherchera donc surtout ici à montrer les processus qui leur donnent naissance.

Les influences significatives à l'échelle des microclimats

Les influences locales sur les radiations

Des caractères très localisés peuvent faire varier la quantité de chaleur que l'air reçoit des radiations, et donc en modifier de façon appréciable la température. La figure montre sous une forme schématique les mécanismes d'absorption de la radiation près du sol. Les rayons solaires d'onde courte traversent l'atmosphère en subissant une absorption modérée ; ils ne fournissent guère de chaleur à l'air. Mais ils échauffent la surface terrestre qui émet à son tour des rayonnements d'onde longue. Ce sont ces derniers qui font varier la température de l'air. La nuit, seule joue la radiation longue, qui dépend de la chaleur emmagasinée pendant le jour.

Échanges thermiques dans le sol

Diaporama : Échanges thermiques dans le sol

Sens et forme des échanges thermiques dans le sol et à proximité (d'après Geiger, simplifié) 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Apport des radiations d'onde courte

Une première série d'influences microclimatiques joue en faisant varier l'apport des radiations d'onde courte au sol. La plus importante est sans doute la pente. Aux hautes et moyennes latitudes, les surfaces inclinées, sauf si elles sont orientées vers le nord, sont plus échauffées que les surfaces horizontales voisines, car l'angle d'incidence des rayons solaires est plus fort. D'autre part, les pentes exposées au midi sont plus échauffées que celles faisant face à l'ouest ou à l'est. Mais ces dernières sont à leur tour défavorisées par rapport aux pentes regardant l'ouest ; en effet, la chaleur du Soleil matinal est en partie utilisée pour l'évaporation de la rosée, et ne sert donc pas à échauffer le sol et l'air à son contact. Les effets de la pente sont moins nets aux basses latitudes : quand le Soleil monte très haut sur l'horizon, ses rayons peuvent tomber avec un angle d'incidence très fort sur les surfaces horizontales. De même la différence des expositions est beaucoup moins significative.

L'apport diurne peut aussi varier en fonction de la nature du sol et de son couvert végétal. Il est évident qu'une forêt diminue l'arrivée des rayonnements au sol. D'autre part, si la surface terrestre est dotée d'un fort pouvoir réfléchissant, les radiations d'onde courte sont renvoyées vers l'atmosphère et ne servent pas à échauffer le sol. En particulier, les couvertures de neige diminuent considérablement les apports thermiques, et des différences de température très nettes peuvent apparaître entre les champs de neige et les régions de sol nu.

Émission des radiations d'onde longue

Une deuxième série d'influences, surtout sensible pendant la nuit, agit sur les radiations d'onde longue émises par le sol. Si ces radiations peuvent traverser librement les basses couches de l'atmosphère, leurs effets sont dispersés, et elles n'apportent que peu de chaleur à la couche d'air la plus basse. Par contre, un couvert végétal dense ou une couche de brouillard et de poussière diminuent les pertes en augmentant la « radiation de retour ». C'est la raison pour laquelle il fait en général plus chaud la nuit dans les forêts et sous l'atmosphère polluée des villes.

Échanges thermiques dans le sol

Diaporama : Échanges thermiques dans le sol

Sens et forme des échanges thermiques dans le sol et à proximité (d'après Geiger, simplifié) 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Influences sur la capacité de stockage de chaleur

La capacité de stockage de chaleur dans les parties superficielles de la lithosphère varie avec la nature du sol. Si celui-ci a une forte conductivité thermique, la chaleur reçue le jour est diffusée en profondeur dans des proportions importantes, et l'air est échauffé un peu plus lentement. Par contre, la nuit, la température du sol et de l'air augmente du fait de la chaleur mise en réserve le jour. Au contraire, les roches et sols à faible conductivité donnent naissance à des microclimats plus chauds le jour et plus frais la nuit, toutes choses étant égales par ailleurs.

Échanges thermiques dans le sol

Diaporama : Échanges thermiques dans le sol

Sens et forme des échanges thermiques dans le sol et à proximité (d'après Geiger, simplifié) 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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De la même façon, au-dessus des étendues liquides, il y a réduction de l'apport thermique diurne, puisque la chaleur est en grande partie utilisée pour l'évaporation et diffusée dans l'ensemble de la masse d'eau. Par contre, la chaleur ainsi stockée est restituée la nuit.

L'influence des mouvements de l'air d'ordre de grandeur faible

D'une manière générale, toute agitation de l'air contrarie les effets signalés ci-dessus, puisqu'ils aboutissent à un mélange avec des couches qui sont moins directement affectées par la proximité du sol ; ainsi, les pellicules froides qui se forment au contact de la surface par les nuits claires et calmes sont dispersées quand il y a du vent, et le mélange avec l'air supérieur plus chaud diminue le refroidissement. On comprend dès lors la signification microclimatique de tout ce qui favorise la stagnation de l'air, surtout la nuit. Les creux, les régions abritées par des arbres, certaines parties des villes peuvent ainsi connaître des refroidissements relatifs considérables.

D'autre part, le long des pentes, il se prod [...]

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François DURAND-DASTÈS, « MICROCLIMATS », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 02 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/microclimats/