Le site Earth propose un globe virtuel qui permet de visualiser la circulation des enveloppes fluides de la Terre. Il est construit à partir des données du réseau mondial de météorologie et des données du système OSCAR qui modélise les courants marins avec des données satellitaires. La circulation atmosphérique est mise à jour toutes les 3 heures, les courants marins étant réactualisés tous les 5 jours.
Il s’agit non pas de visualiser des données directement issues de l’observation, mais d’une mise en images dynamiques des résultats de modélisation de la circulation des enveloppes fluides. On peut notamment remarquer que les vitesses des masses d’eau ou d’air ne sont pas à l’échelle du globe, mais sont accélérées.
Pour faciliter la prise en main du globe virtuel, nous proposons une fiche technique :
Quelques observations réalisables
Haute pression / basse pression et direction des vents
En superposant la pression atmosphérique aux vents, on voit très clairement que les vents partent des zones de haute pression (couleur claire) et convergent en s’enroulant vers le cœur des zones de basse pression (en violet).
2. Dépression et couverture nuageuse
L’affichage de la couverture nuageuse permet de voir qu’elle coïncide avec les systèmes dépressionnaires, alors que l’air des zones de haute pression (anticyclones) est sec.
3. Alizés et convergence intertropicale
Dans la zone intertropicale il y a une bande de basse pression, vers laquelle convergent des vents venant de l’est : les alizés de nord-est dans l’hémisphère nord et de sud-est dans l’hémisphère sud.
Au niveau du sol, les alizés convergent vers l’équateur (image du haut), alors que l’air chauffé dans cette zone prend de l’altitude et s’éloigne de l’équateur en direction des pôles (image du bas, alitude 10 km). C’est la cellule de convection de Hadley.
5. Courant-jet
Lorsque des masses d’air partent de l’équateur pour aller en direction des pôles, elles sont dotées d’une vitesse de rotation autour du Globe plus grande que celle des surfaces terrestres survolées. Ces masses d’air prennent alors de l’avance et semblent déviées vers l’est. Quand ces particules d’air atteignent des latitudes d’environ 30°, leur vitesse devient telle qu’elles ne peuvent plus progresser vers les pôles : elles forment alors un immense couloir de vents orientés d’ouest en est, le courant-jet.
Le courant-jet existe dans les deux hémisphères. Il est cependant beaucoup plus irrégulier et complexe dans l’hémisphère Nord que dans l’hémisphère Sud.
6. Relation entre les vents et les courants marins
Sur cet exemple (détroit de Drake, entre l’Amérique du Sud et l’Antarctique) on peut voir la relation entre les vents (globalement orientés d’ouest en est), et les courants marins qui suivent la même direction.
Le Gulf Stream est un courant océanique qui prend sa source entre la Floride et les Bahamas et se dilue dans l’océan Atlantique vers la longitude du Groenland après avoir longé les côtes européennes (image du haut).
Il fait remonter des eaux chaudes depuis la Floride vers le nord de l’Atlantique (image du bas : température des eaux de surface).
8. Pollution atmosphérique
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Concentration en monoxyde de carbone CO à la surface. |
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Concentration en dioxyde de soufre SO2 à la surface. |
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Concentration en aérosols sulfatés SO4 à la surface. |
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Sur cet exemple on voit la localisation de la pollution atmosphérique le 2 décembre 2015 dans la région asiatique. L’Inde et la Chine sont particulièrement touchées. En affichant la circulation des vents (ici à gauche), on constate que cela coïncide avec une quasi absence de mouvements d’air sur ces régions.
9. Variation de la concentration en CO2
La biosphère agit comme un puits à CO2 : ceci est visible sur les grandes forêts tropicales, et en été dans les latitudes plus élevées. Dans ces latitudes, c’est l’inverse en hiver : il y a plus de CO2 rejeté que de CO2 absorbé.
Ici on voit également très bien l’excès de CO2 dans les zones à forte densité et à forte activité humaine, comme par exemple la côte est des États-Unis ou la Californie.
L’océan agit aussi globalement comme un puits à CO2, ce qui se visualise avec les concentrations en surface qui sont de manière générale inférieures à celles de la surface des continents.
10. Visualisation des manifestations du phénomène El Niño
On utilise ici la projection conique équidistante afin de visualiser le Pacifique dans son ensemble.
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Température des eaux de surface
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Anomalie de température
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1er janvier 2015
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1er janvier 2016
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1er janvier 2017
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Vents
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Eau précipitable totale
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1er janvier 2015
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1er janvier 2016
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1er janvier 2017
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Le phénomène El Niño se développe tous les 3 à 7 ans dans l’océan Pacifique, avec un maximum en hiver. Ici est présenté celui de l’année 2015/2016. Normalement, les alizés en soufflant d’est en ouest maintiennent les eaux les plus chaudes dans l’ouest du Pacifique et favorisent des remontées d’eau froides dans l’est, le long des côtes du Pérou. Lors d’une année El Niño, les alizés ont tendance à faiblir, voire s’inverser. Ainsi les eaux près de l’Australie et de l’Asie sont plus froides, provoquant des sécheresses. Des ouragans se forment au milieu du Pacifique et frappent la Polynésie. Enfin, les eaux le long de la côte de l’Amérique se réchauffent.
11. La mousson d’été en Inde
Toutes les images présentées correspondent au 14 août 2018.
Texte adapté du glossaire de Météo-France.
L’Asie du Sud et du Sud-Est est la région du monde où les moussons se manifestent le plus intensément. Au début de l’été boréal, les terres surchauffées des contrées tropicales et subtropicales y sont envahies par une vaste dépression thermique centrée sur le Pakistan et orientée d’ouest en est :
Température à la surface
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Pression atmosphérique au niveau de la mer
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Ce centre d’action installé sur le sous-continent indien suscite à grande échelle des ascendances que compensent des appels d’air en provenance de la basse troposphère chaude et humide surplombant l’océan Indien : cet air est porté par les vents de sud, puis de sud-ouest qui prolongent les alizés après que ceux-ci ont atteint l’équateur géographique, et dans sa trajectoire il finit par rencontrer de plein fouet les côtes de l’Inde du Sud-Ouest où il est contraint de s’élever par-dessus le rebord occidental du plateau du Deccan (ce rebord forme en effet une chaîne de montagnes assez élevées, les Ghâts occidentales). Ce relief constitue la province du Kerala, qui a subi des inondations record en août 2018, causant plusieurs centaines de morts et contraignant plus d’un million de personnes à se déplacer.
Les flux d’air alors soulevés se détendent, se refroidissent et s’emplissent de nuages qui déversent sur le sud-ouest de l’Inde des précipitations très abondantes — les premières pluies de la mousson d’été (ou mousson humide ) ; devenus plus secs ensuite par effet de foehn, ils balaient la péninsule du Deccan jusqu’à son rebord oriental en y déclenchant des précipitations plus faibles et de répartition variable suivant les régions.
Nuages
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Précipitations en 3 heures
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Puis les vents de sud-ouest retrouvent l’océan Indien en traversant le golfe du Bengale, où ils se rechargent très fortement en vapeur d’eau , et ils s’engouffrent en partie dans l’entonnoir constitué par le delta du Gange et la plaine de l’Assam, entre les montagnes de Birmanie à l’est et l’Himalaya au nord, afin de contourner la dépression thermique : le même phénomène de convection forcée se reproduit alors, mais avec plus d’intensité, produisant de ce fait les précipitations les plus abondantes en moyenne de toute la planète ; ces précipitations de mousson ne se limitent pas à la pointe nord-est de l’Inde, mais se propagent à travers l’est puis le centre de la plaine Indo-Gangétique et du piémont himalayen (ce n’est que peu à peu que les flux d’air qui les transportent le long de la chaîne himalayenne finissent par se vider de leur humidité et par entretenir un climat sec, voire aride dans les régions du Nord-Ouest).
Eau précipitable totale
L’eau précipitable est la quantité d’eau qui pourrait être obtenue si toute la vapeur d’eau contenue dans une colonne d’air était condensée et précipitée.
Pistes d’utilisation
- Cycle 4
Place de l’activité dans les programmes : La planète Terre, l’environnement et l’action humaine
Compétences :
- Utiliser des outils numériques
- Se situer dans l’espace et dans le temps
- Seconde
Place de l’activité dans les programmes : Thème 2 - Enjeux planétaires contemporains : énergie, sol
Capacités et attitudes :
- Extraire et exploiter des
informations (documents météorologiques et/ou images satellitales et/ou documents océanographiques, etc.) et les mettre en relation pour comprendre l’effet de l’énergie solaire sur un exemple de circulation (atmosphérique ou hydrosphérique).
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