Mouvements des masses atmosphériques
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Lors de pollutions atmosphériques, il est possible de retrouver des traces de polluants en des points éloignés du lieu d’origine.
Comment expliquer ces traces de polluants ?
Le 25 avril 1986, un nuage radioactif,
résultat de l’explosion de l’un des quatre
réacteurs de la centrale nucléaire de Tchernobyl
(Ukraine), était libéré dans
l’atmosphère.
Les satellites en orbite autour de la Terre ont permis de
suivre la propagation de ce nuage sur
l’Europe.
Les relevés cartographiques montrent une
dispersion progressive de ce nuage avec une extension
croissante sur l’Europe jusqu’en
France.
Ce polluant, décelable à des milliers de
kilomètres de son lieu d’origine, s’est
déplacé, montrant ainsi l’existence
de mouvements atmosphériques.
L’altitude atteinte par ce nuage, aux environs de
2 000 mètres, le situe dans la
troposphère.
Les directions successives empruntées par le nuage montrent que cette couche atmosphérique se caractérise par des mouvements relativement désordonnés entraînant une dispersion large et rapide des polluants, mais relativement courte, ces derniers étant entraînés au sol par les précipitations.
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Doc. 1. Position du nuage radioactif de Tchernobyl sur l'Europe. |
Le 12 juin 1991, aux Philippines, le volcan Pinatubo entrait en
éruption libérant dans l’atmosphère
d’énormes quantités de
poussières et de gaz volcaniques.
Là encore, les satellites ont permis de suivre
l’évolution de la dispersion des produits de
l’éruption.
L’altitude atteinte par ces éjectas (jusqu’à 20 km), et la mesure de la teneur en SO2 de l’atmosphère permettent la mise en évidence de mouvements affectant la stratosphère.
Ces courants d’air ont des caractéristiques
différentes de ceux observables dans la
troposphère : les vitesses semblent
plus rapides, leur direction
relativement constante et globalement horizontale.
Il en résulte une présence sur de
très longues durées des polluants et leur
dissémination à l’ensemble de la
planète.
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Doc. 2. Suivi des teneurs en dioxyde de soufre dans l'atmosphère après l'éruption du Pinatubo. |
Un exemple local permet de comprendre les mouvements
atmosphériques à l’échelle du
globe.
En bord de mer, il est fréquent d’observer une brise
soufflant de la mer vers le rivage le jour, alors qu’elle
souffle du rivage vers la mer la nuit.
L’explication de ce phénomène résulte
du comportement du sol et de la mer vis-à-vis de
l’énergie solaire.
En effet, le jour, la côte se réchauffe plus vite
que la mer. L’air au-dessus du sol a donc tendance à
s’élever. Au contraire, au-dessus de la mer,
l’air plus froid est plus lourd et a donc tendance
à s’affaisser. Il en résulte
l’apparition de différences de pression
entre la surface du sol et celle de l’eau.
Ce gradient de pression tend à être
annulé par un mouvement d’air
depuis les zones de hautes pressions (au niveau de la mer) vers
les zones de basses pressions (au niveau des terres) donnant
ainsi naissance au vent de mer.
La nuit, le sol se refroidit plus lentement
que la mer.
En cours de nuit, et surtout par ciel clair, la
température descend rapidement au-dessus du sol, alors
qu'au contraire cette baisse se fait lentement au-dessus de la
mer.
La mer est en effet un fluide qui se refroidit extrêmement
lentement.
Cette fois-ci, c'est donc au-dessus de la mer que l'air est le
plus chaud. Il s'élève alors, puis se dirige en
altitude vers la terre où il se refroidit. En se
refroidissant, il s'alourdit et redescend vers la côte pour
regagner ensuite la mer, d'où une petite brise soufflant
cette fois-ci de la terre vers la mer. On appelle cette brise la
brise de terre.
Cet exemple permet de comprendre l’existence de
mouvements atmosphériques horizontaux et
verticaux :
– les mouvements horizontaux
résultent de différences de pression en relation
avec des différences de densité de l’air
;
– les mouvements verticaux, liées
à des différences de température. Il en
résulte l’existence de véritables cellules de
circulations atmosphériques.
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Doc. 3. Mouvements atmosphériques en bord de mer. |
L’inégale répartition de l’énergie solaire à la surface du globe, en relation avec sa sphéricité, donne naissance à des zones de basses ou de hautes pressions réparties en fonction de la latitude.
Au niveau de l’équateur, l’air chaud, moins dense va s’élever créant ainsi une zone de basse pression. Durant son ascension, cet air va se refroidir et donc devenir plus dense. Poussé vers des latitudes plus élevées, il va redescendre au niveau des tropiques créant ainsi des zones de haute pression. Des vents vont alors naître des tropiques vers l’équateur, les alizés.
L’inégale répartition de l’énergie solaire étant permanente, ces cellules atmosphériques sont toujours alimentées.
Ces mouvements atmosphériques ne sont cependant pas aussi simples qu’il semblerait. L’observation d’une carte des vents sur Terre montre en effet une déviation des alizés. Le sens de cette déviation diffère selon l’hémisphère considéré : les vents s’orientent vers la droite dans l’hémisphère Nord et à gauche dans l’hémisphère Sud.
Ce phénomène est également observable dans
l’atmosphère de Vénus, à la
différence près que le sens de la déviation
des vents dans les hémisphères est
inversé.
Or, le sens de rotation des deux planètes est
opposé permettant de comprendre que la
déviation est liée au sens de rotation de la
planète, à l’origine de la
force de Coriolis.
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Doc. 4. Énergie solaire et dynamique des enveloppes externes. |
Les masses atmosphériques sont animées de mouvements qui trouvent leur origine dans l'inégale répartition de l'énergie solaire à la surface du globe.
La répartition en latitude des températures modifie la densité de l'air en différentes régions du globe donnant naissance à des gradients de pression.
Ces déséquilibres tendent à être rétablis par des mouvements d'air, les vents, soumis à la rotation de la Terre. Ces mouvements atmosphériques permettent une dissémination plus ou moins rapide et étendue des polluants atmosphériques, contribuant à la fragilité de l'environnement.
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