TEMPÉRATURE (météorologie)

Les différentes couches de l’atmosphère météorologique

Pour effectuer une mesure fine des variations de la température avec l’altitude, l’outil de base est la radiosonde placée sous un ballon météorologique gonflé à l’hélium. Des stations de radiosondage sont réparties dans le monde entier et fournissent des mesures jusqu’à une trentaine de kilomètres d’altitude. La France possède dix-neuf stations de radiosondage qui font partie de ce réseau : sept en métropole et douze dans les territoires d’outre-mer. Mais en raison de l’importance des océans et des régions désertiques où peu d’appareils sont placés, les mesures effectuées à partir du sol n’offrent pas une couverture suffisante pour observer toutes les régions du globe. Les capteurs embarqués sur satellites pallient en partie ces problèmes et s’insèrent dans le système mondial d’observation de l’atmosphère. Installé sur les satellites météorologiques à défilement MetOp de l’Agence spatiale européenne, l’instrument I.A.S.I. (InfraredAtmosphericSounderInterferometer ; interféromètre utilisant le rayonnement infrarouge pour effectuer des sondages atmosphériques) permet d’évaluer à distance les variations verticales de température et d’humidité avec une résolution spatiale (1 km selon la verticale) et une précision (1 ⁰C pour la température et 10 p. 100 pour l’humidité) bien meilleures que celles effecutées jusqu’ici à partir des autres satellites. De nouveaux capteurs sont en cours de développement et Eumetsat – l'Organisation européenne pour l'exploitation des satellites météorologiques – prévoit en particulier d’installer des capteurs de type I.A.S.I., encore plus performants, sur les futurs satellites géostationnaires Météosat troisième génération (ou M.T.G.) pour obtenir, de façon quasi continue, des profils verticaux de paramètres atmosphériques au-dessus de l’Europe et de l’Afrique.

Le profil vertical de la température moyenne de l’atmosphère, déduit de ces mesures, fait apparaître quatre couches principales. Dans la couche la plus proche du sol, ou troposphère, la température décroît en moyenne de 6,5 ⁰C par kilomètre pour atteindre des valeurs comprises entre — 50 et — 80 ⁰C à sa limite supérieure, la tropopause, qui se situe entre 6 et 8 kilomètres d’altitude dans les régions polaires et entre 16 et 18 kilomètres dans les régions équatoriales. La troposphère contient plus de 80 p. 100 des gaz atmosphériques et la majeure partie de l'oxygène moléculaire. C’est dans cette couche que se produisent la plupart des phénomènes météorologiques. À une échelle locale, le profil vertical de température pilote la stabilité de l’atmosphère et son aptitude à générer des nuages, des orages, des précipitations, de la foudre, de la grêle ou des tornades.

Au-dessus s'étend la stratosphère dont la température, relativement constante dans les premiers kilomètres, s'élève ensuite rapidement avec l'altitude en raison d’une forte absorption des rayonnements ultraviolets par la couche d'ozone. Sa température atteint des valeurs voisines de 0 ⁰C à son sommet, la stratopause, qui se situe à environ 50 kilomètres d’altitude.

Entre 50 et 80 kilomètres d'altitude, on trouve la mésosphère, dont la température diminue fortement pour atteindre des valeurs de l’ordre de — 90 ⁰C à la mésopause.

Au-dessus, dans la thermosphère, en raison de l’absorption des rayonnements ultraviolets par les molécules d’oxygène, la température peut atteindre des valeurs comprises entre 1 000 ⁰C et 2 000 ⁰C. Ces températures peuvent paraître élevées, mais la densité de matière étant extrêmement faible, la température ressentie sur une peau humaine serait négligeable.