Module 7: Prévisions à l’aide du téphigramme et mouvements de l’atmosphère

Question 1

OBJECTIFS

Answer 1

Au terme de ce module, vous serez en mesure de:
- Prévoir la formation d’un brouillard de rayonnement à l’aide du téphigramme ;
- Prévoir la hauteur de la base et du plafond des nuages convectifs à l’aide du
téphigramme ;
- Prévoir la température et l’humidité relative du Chinook à l’aide du téphigramme ;
- Comprendre les processus de stabilisation et de déstabilisation de l’air et prévoir à l’aide
du téphigramme, la formation ou non de nuages convectifs ainsi que la hauteur de la
base et du sommet (plafond) des nuages s’il y a formation de ceux-ci ;
- Énumérer et de décrire les principaux types de soulèvements verticaux ;
- Nommer les masses d’air qui touchent nos régions et connaître leurs caractéristiques
générales.

Question 2

Qui utilise le téphigramme?

Answer 2

Météorologue

Question 3

Qu’est-ce que le téphigramme peut prévoir? (3)

Answer 3

prévoir la formation d’un
brouillard de rayonnement, la hauteur de formation des nuages convectifs et les
caractéristiques du vent chaud et sec appelé Chinook.

Question 4

Quelle est la forme la plus frééquente de brouillard?

Answer 4

Le brouillard de rayonnement

Question 5

Qu’est-ce qu’un brouillard?

Answer 5

, le
brouillard est bel et bien un nuage qui touche le sol et il est constitué de minuscules gouttes
d’eau maintenues en suspension dans l’air (trop petites et légères pour être emportées par la
gravité au sol).

Question 6

À quel moment se développe le brouillard de rayonnement?

Answer 6

En fin de nuit sous un ciel clair, lorsque le
refroidissement au sol par rayonnement infrarouge a pu se communiquer à un air suffisamment
humide pour que sa température, en s’abaissant, atteigne le point de rosée

Question 7

Pourquoi ce brouillard se dissipe quelques heures après le levéé du soleil?

Answer 7

Un tel
brouillard se dissipe habituellement quelques heures après le levé du soleil car le réchauffement
diurne fait en sorte que les températures de l’air remontent rapidement au-dessus du point de
rosée.

Question 8

Dans quel contexte le brouillard peut perdurer plus longtemps?

Answer 8

Cependant, si le ciel se couvre vers la fin de la nuit, le brouillard peut perdurer plus
longtemps et même se soulever et former une couche de stratus à basse altitude.

Question 9

Quelles sont les conditions à la formation du brouillard? (3)

Answer 9

Les conditions
nécessaires à sa formation sont donc : une humidité élevée, des vents plutôt faibles ou inexistants et la présence d’un ciel bien dégagé.

Question 10

Qu’est-ce qui va influencer

la formation de brouillard de rayonnement?

Answer 10

Par ailleurs, la topographie locale va influencer
la formation de brouillard de rayonnement. Par exemple, il se formera plus volontiers dans les
vallées ou les terres basses, plus rarement sur les plateaux, les collines ou les flancs de
montagne.

Question 11

Les grandes étapes de formation d’un brouillard de rayonnement.

Answer 11

Voir photo 7.1

Question 12

Voir comment faire un calcul de brouillard de rayonnement.

Answer 12

Lecture

Question 13

Comment se forme les nuages de type cumulus?

Answer 13

Les nuages de type cumulus (à fort développement vertical - voir module 8) se forment lorsque
que le sol, suffisamment chaud, commence à réchauffer l’air juste au-dessus. L’air chaud
devenant plus léger, un mouvement ascendant s’amorce.

Question 14

Comment se forme des cumulus dans les cellules convectives? (Voir image)

Answer 14

Ce phénomène produit des cellules
convectives dans lesquelles des nuages peuvent se former, dans chaque courant ascendant. La
parcelle d’air s’élève et se refroidit selon l’adiabatique sèche jusqu’au point où la baisse de
température est suffisante pour que la condensation apparaisse et qu’un nuage convectif se
forme.

Question 15

À partie de combien de mètres les nuages convectifs commencent à se former?

Answer 15

À partir de 540 mètres d’altitude (ou

950 mb).

Question 16

Jusqu’à quel niveau de l’atmosphère peut se développer ces nuages?

Answer 16

Si le soulèvement vertical se poursuit, les cumulus vont atteindre le stade
cumulonimbus (nuages d’orage - voir module 8). Ces nuages peuvent se développer jusqu’à la
tropopause quand la convection est très forte.*

Question 17

Qu’est-ce que le Chinook? Et ou le retrouve-t-on?

Answer 17

Le Chinook est un vent chaud et sec que l’on rencontre du côté Est des montagnes Rocheuses
canadiennes et américaines.

Question 18

Qu’est-ce qui arrive aux vens dominants?

Answer 18

Les vents dominants qui arrivent sur la côte Ouest du Canada rencontre une chaîne de montagne
majeure (les Rocheuses), ainsi l’air n’a pas d’autre choix que de se soulever le long de cette
montagne pour poursuivre sa route

Question 19

Qu’est-ce qui arrive aux vents qui gagnent en alitude?

Answer 19

Au fur et à mesure que l’air gagne en altitude, il
se refroidit au taux de l’adiabatique sèche (10°C/1000 m) tant et aussi longtemps qu’il n’est pas
saturé. Quant l’air devient saturé sur ce versant, le refroidissement se fait à un taux beaucoup plus
faible (souvent inférieur à 5°C/1000 m) car les précipitations qui tombent libèrent une très grande
quantité de chaleur latente qui ralentie le processus de refroidissement.

Question 20

Qu’est-ce qui arrive quand il y a des précipitations?

Answer 20

Les précipitations qui tombent libèrent une très grande

quantité de chaleur latente qui ralentie le processus de refroidissement.

Question 21

Le vent dominant arrive d’où?

Answer 21

Le vent dominant

arrive d’un séjour au-dessus de l’océan Pacifique,

Question 22

Quelle est la particularité du vent dominant?

Answer 22

Comme le vent dominant
arrive d’un séjour au-dessus de l’océan Pacifique, il est souvent chargé en humidité, ainsi le niveau
de saturation est atteint assez rapidement sur le versant Ouest de la montagne. Ce versant reçoit
habituellement de très bonnes quantités de précipitation. Dans les faits, l’air est souvent saturé
dès le début de son soulèvement. Ainsi, le refroidissement est habituellement minimal sur le
versant Ouest de la montagne.

Question 23

Qu’est-ce qui arrive lorsque l’air redescend vers les Prairies Canadiennes?

Answer 23

Lorsque l’air redescend vers les Prairies canadiennes, il se réchauffe par compression
adiabatique selon le taux de l’adiabatique sèche (10°C/1000 m), c’est-à-dire qu’il se réchauffe à
un taux beaucoup plus élevé que le taux de refroidissement rencontré de l’autre côté de la
montagne.

Question 24

Quel est le résultat de ce phénomène?

Answer 24

Résultat : ceci fait monter soudainement la température de surface et diminuer
grandement l’humidité relative, car les précipitations qui se sont produites sur le versant Ouest
ont pratiquement vidé l’air de toute son humidité.

Question 25

Comment appelle-t-on la bordure nuageuse?

Answer 25

Par ailleurs, il se forme souvent une bordure de nuages très marquée que l’on appelle l’arche du
Chinook. Il s’agit en fait, d’altostratus stationnaires situés en aval des montagnes. Vue du sol,
son apparence est similaire à l’ouverture d’une caverne (

Question 26

À quel moment et combien de temps peuvent se produire les Chinooks?

Answer 26

Les Chinooks peuvent se produire toute l’année, mais le réchauffement des températures qu’ils
entraînent est plus apparent en hiver. Un Chinook peut durer une heure ou plusieurs jours.

Question 27

Quel est le changement le plus important?

Answer 27

La chute d’humidité relative

Question 28

À quoi est attribuable la chute d’humidité relative?

Answer 28

Cette chute est attribuable au fait que le rapport de mélange à saturation a passablement augmenté
entre le sommet et le bas de la montagne car l’air, en se réchauffant, augmente sa capacité à contenir de l’eau. Le rapport de mélange réel (Rv), lui, n’a pas changé entre le haut de la montagne et la base. En fait, la quantité d’eau qui était encore présente au sommet est descendu à 500 m. C’est la taille du contenant qui a changé c’est-à-dire le rapport de mélange à saturation (Rvs).

Question 29

Pourquoi faut-il vérifier le profil thermique réel de la colonne atmosphérique?

Answer 29

Jusqu’à présent, chaque fois que nous avons réalisé un soulèvement vertical nous avons
présumé que l’air était instable. Mais dans les faits, et pour en être certain, il faut vérifier le
profil thermique réel de la colonne atmosphérique.

Question 30

De quoi est constitué la troposphère?

Answer 30

Dans la réalité, la troposphère est
habituellement constituée d’une superposition de nappes d’air froid ou d’air chaud plus ou
moins humide, dû au brassage du vent et au mélange d’humidités différentes.Ces différentes combinaisons de superposition de nappes d’air font en sorte que l’air est tantôt
stable, tantôt instable.

Question 31

À quel moment on est en condition d’air instable?

Answer 31

si la parcelle d’air est plus chaude que l’air ambiant, elle va continuer son ascension car
plus légère que l’air ambiant → on est donc en condition d’air instable;

Question 32

À quel moment on est en condition d’air stable?

Answer 32

Si la parcelle d’air est plus froide que l’air ambiant, elle tend à redescendre à son point de départ → on est donc en condition d’air stable.

Question 33

À quel moment il y a soulèvement ou non ?

Answer 33

Pour qu’un soulèvement vertical se réalise, l’atmosphère doit être en condition instable. À l’opposé, si l’atmosphère est stable il n’y aura pas de soulèvement

Question 34

Comment on fait pour vérifier si un profil thermique mesuré avec un ballon-sonde est instable? Et de quelle façon?

Answer 34

Il faut faire un test
de soulèvement de la parcelle d’air. Pour ce faire, on soulève un échantillon d’air ambiant situé
dans le bas du profil. Sachant qu’une parcelle d’air non-saturé soulevée se refroidit au taux de
l’adiabatique sèche, on examine si la parcelle d’air demeure plus chaude (instable) ou plus froide (stable) que l’air ambiant.

Question 35

*** VOIR TABLEAU SUR LES CARACTÉRISTIQUES PRINCIPALES ASSOCIÉES À L’AIR STABLE ET INSTABLE

Answer 35

+ faire les exercices

Question 36

À quel moment on utilise l’adiatique humide?

Answer 36

Quand l’air est saturé

Question 37

À quel moment on utilise l’adiatique sèche?

Answer 37

Quand l’air est non-saturé

Question 38

Quels sont les deux processus de stabilisation?

Answer 38

Réchauffement en altitude et refroidissement près du sol

Question 39

Qu’est-ce que le réchauffement en altitude?

Answer 39

Il peut être causé par l’arrivée d’une masse d’air chaude en

altitude ou par compression adiabatique;

Question 40

Qu’est-ce que le refroidissement près du sol?

Answer 40

Il peut être de nature radiative (pertes par rayonnement

infrarouge très importantes) ou être associé à l’arrivée d’une masse d’air froide.

Question 41

La stabilisation au sol s’accompagne de quoi?…

Answer 41

Une diminution de la vitesse du vent

Question 42

Quels sont les deux processus de déstabilisation?

Answer 42

Refroidissement en altitude et réchauffement au sol.

Question 43

Comment fonctionne le refroidissement en altitude?

Answer 43

Causé par une advection d’air froid.

Question 44

Comment fonctionne le réchauffement au sol?

Answer 44

Réchauffement radiatif le jour

Question 45

Par quoi est accompagné le processus de déstabilisation?

Answer 45

Le processus de déstabilisation est souvent accompagné d’un changement du caractère du vent (ce
dernier souffle en rafale et sa direction change par saccades). L’occurrence simultanée d’un
réchauffement au sol et d’un refroidissement en altitude est à l’origine des orages les plus violents

Question 46

Comment on peut voir une succession des processus de déstabilisation et de stabilisation?

Answer 46

L’évolution journalière des couches inférieures de l’air par beau temps (sans couverture
nuageuse) montre bien une succession des processus de déstabilisation et de stabilisation. Le
jour, les couches inférieures de l’air s’échauffent rapidement sous les rayons du soleil. L’air
devient alors très instable et des «bulles» d’air chaudes se détachent du sol, s’élèvent, et par
mélange avec l’air ambiant, réchauffent des couches d’air de plus en plus hautes. Si le niveau
de condensation est atteint, il se forme des nuages convectifs.

Au contraire, la nuit, sous un ciel dégagé, le sol et l’atmosphère se refroidissent à cause des
pertes importantes de chaleur par rayonnement infrarouge et fréquemment, si le temps est
clair et calme, une inversion thermique apparaît. Une telle situation est synonyme d’air très
stable où la convection est nulle

Question 47

Quel sont les quatres types de soulèvements verticaux?

Answer 47

Soulèvement orographique soulèvement frontal, Soulèvement dû au frottement, Soulèvement dynamique

Question 48

Qu’est-ce qu’un soulèvement orographique?

Answer 48

ce type de soulèvement se produit lorsque l’air rencontre
un obstacle physique naturel comme une chaîne de montagnes. C’est ce type de
soulèvement qui est à l’origine de la formation du Chinook;

Question 49

Qu’est-ce qu’un soulèvement frontal?

Answer 49

ce type de soulèvement se produit lorsque deux masses d’air aux
propriétés thermiques différentes se rencontrent.

Question 50

Quels sont les 2 types de soulèvemens frontals?

Answer 50

Premièrement, celui associé à un front froid, c’est-à-dire lorsqu’une masse d’air
froide en mouvement rencontre une masse d’air chaude (figure 7.16-A). À ce moment,
l’air froid plus dense, provoque le soulèvement de l’air chaud plus léger, et à leur
contact, on voit apparaître une formation nuageuse à fort développement vertical
(cumulus).

Deuxièmement, il y a celui associé à un front chaud, c’est-à-dire lorsque de
l’air chaud en mouvement se dirige vers une masse d’air froide (figure 7.16-B). Comme
cet air chaud est plus léger, il chevauchera la masse d’air froid (passera par-dessus). Dans
la zone de contact on verra aussi la création de nuages mais se développant plutôt à
l’horizontal (stratus);

Question 51

Qu’est-ce que le soulèvement du au frottement?

Answer 51

en frottant le sol, l’air se brise en une série de tourbillons que l’on appelle turbulence mécanique (figure 7.17). Ces soulèvements se
produisent aussi à cause d’obstacles physiques naturels ou artificiels (bâtiments en
hauteur) et sont donc de la même nature que les soulèvements orographiques
(provoqués par le relief). Cependant, ils sont moins importants dans leur ampleur et
touchent habituellement que le premier kilomètre de l’atmosphère;

Question 52

Qu’est-ce que le soulèvement dynamique?

Answer 52

Ce type de soulèvement est causé par une variation dans
l’espace de la vitesse ou la direction du vent, ou des deux simultanément (figure 7.18). À
échéance, ce type de soulèvement engendre la formation de zones de convergence et de
divergence qui donneront à leur tour des cellules de convergence/divergence.

Question 53

À quoi correspond les masses d’air?

Answer 53

Les masses d’air correspondent à une portion relativement grande (des centaines à des milliers
de km) de la troposphère dans laquelle la température et l’humidité ont une certaine uniformité
horizontale.

Question 54

À quoi est lié la formation de masse d’air?

Answer 54

La formation d’une masse d’air est étroitement liée à sa région d’origine et aux
régions au-dessus desquelles elle voyage

Question 55

Quel est le nom d’une masse d’air sec?

Answer 55

Une masse d’air sec portera le nom de « continental », pour laisser entendre que son passage
au-dessus du continent ne lui a apporté que peu d’humidité (ou plutôt a contribué à l’assécher).

Question 56

Quel est le nom d’une masse d’air humide?

Answer 56

À l’opposé, le mot « maritime » identifie des masses d’air humides arrivant des grandes
étendues d’eau ou des grandes sources d’humidité que sont les océans ou les grands espaces où
la végétation est abondante.

Question 57

À quoi sert les termes arctique (très froid), polaire (froid) et tropical (chaud)?

Answer 57

Les termes arctique (très froid), polaire (froid) et tropical (chaud) serviront quant à eux à
indiquer la température générale de la masse d’air.

Question 58

Quels sont les six masse d’air?

Answer 58

continentale arctique (cA)
continentale polaire (cP)
continentale tropicale (cT)
maritime arctique (mA)
maritime polaire (mP)
maritime tropicale (mT)

Question 59

Quelles masses d’air affectent le Canada?

Answer 59

Au Canada, seules les masses d’air continentales arctiques (cA), maritimes arctiques (mA),
maritimes polaires (mP) et maritimes tropicales (mT) affectent nos régions.

Question 60

Qu’est-ce que le continentale arctique?

Answer 60

Les froids intenses et les records de basses températures sont souvent associés à cette masse
d’air qui constitue la plus froide d’entre toutes. À sa source, la masse d’air continentale arctique
recouvre une région glacée et enneigée. Les basses températures qui limitent la quantité
maximale de vapeur d’eau que l’air peut contenir font en sorte que cette masse d’air est très
sèche.

Question 61

L’hiver, quelle route peut prendre l’air arctique?

Answer 61

En hiver, l’air arctique peut prendre plusieurs routes pour descendre des régions glacées de
l’Arctique vers les latitudes tempérées (figure 7.19). S’il descend le long de la partie glacée du
continent, il reste très froid et sec. C’est l’air continental arctique. Les prairies canadiennes sont
souvent sous l’influence de cette masse d’air qui leur réserve des températures matinales de
près de -40 °C. Si cet air se déplace au-dessus d’une grande étendue d’eau telle que les Grands
Lacs, il est considérablement réchauffé, et son gradient thermique vertical se renforce au niveau
des couches inférieures. Cette situation peut donner naissance à des précipitations neigeuses
très abondantes sur le versant Est des Grands Lac qu’on appelle « ceinture de neige » (figure
7.20).

Question 62

L’été, quelle route peut prendre l’air arctique?

Answer 62

L’été, cette masse d’air a peu d’effet sur l’Amérique du Nord car elle demeure confinée audessus du pôle Nord. Voir image

Question 63

D’où vient la masse d’air maritime arctique?

Answer 63

L’hiver, cette masse d’air en provenance de l’Alaska ou de la Sibérie, est composée d’air
continental arctique qui atteint la côte du Pacifique, après une trajectoire relativement courte
au-dessus de la partie nord de l’océan Pacifique (figure 7.21).

Question 64

Qu’est-ce qui se passe avec la masse d’air maritime arctique en été et en hiver? Voir image aussi

Answer 64

En se déplaçant au-dessus de l’eau, l’air devient un peu plus chaud, plus humide, et par
conséquent instable jusqu’à de hautes altitudes, ce qui entraîne la formation de strato-cumulus.
Une masse d’air semblable se forme au-dessus de l’Atlantique Nord, mais les effets
précédemment décrits se limitent à la côte Est. En été, cette masse d’air provient plutôt de
l’Arctique.
En général, la masse d’air maritime arctique est un peu moins froide que la masse d’air
continentale arctique, mais elle demeure plus froide que la masse d’air maritime polaire.

Question 65

Qu’est-ce que la masse d’air maritime polaire?

Answer 65

Lorsque le froid de l’Arctique pénètre le territoire océanique jusqu’aux eaux chaudes des
latitudes tempérées, cet air devient plus chaud et plus humide que l’air maritime arctique; on
l’appelle alors l’air maritime polaire.

Question 66

Qu’est-ce qui se passe en hiver avec le maritime polaire?

Answer 66

En hiver, cette masse d’air atteint la côte du Pacifique après un long voyage en provenance de l’Ouest, au cours duquel elle a gagné un secteur où l’océan Pacifique est relativement chaud. Son ascension orographique le long des montagnes donne lieu à des formations nuageuses très
étendues et à des pluies abondantes; précipitations abondante sur le versant Ouest des
montagnes Rocheuses et assèchement sur le versant Est (Chinook).
Elle subit plus de modifications que la masse d’air maritime arctique, et la température de ses
couches inférieures sont les mêmes que celles de l’eau.

Question 67

Qu’est-ce qui se passe en été avec le maritime polaire?

Answer 67

En été, cette masse d’air provient de l’Arctique et les nombreux lacs du Grand Nord l’alimentent
en humidité.

Question 68

Qu’est-ce que la masse d’air maritime tropicale? E d’où elles viennent?

Answer 68

Les régions d’où proviennent les masses d’air maritimes tropicales sont le golfe du Mexique, la
mer des Caraïbes et les océans Atlantique et Pacifique, au sud du parallèle 30°N (figure 7.23).
Dans ce secteur où le continent est très étroit, l’air est très influencé par les plans d’eau, en plus
d’être fortement dépendant des masses d’air chaudes et humides que produisent les grands
anticyclones océaniques des latitudes subtropicales. Par conséquent, c’est l’air maritime
tropical, très chaud et très humide, qui prédomine au sud du front polaire.

Question 69

Qu’est-ce qui arrive l’hiver avec le maritime tropicale?

Answer 69

L’hiver, l’air maritime tropical gagne rarement la surface au Nord des Grands Lacs, mais il est
souvent présent en altitude. La venue d’une masse d’air maritime arctique le soulève et crée
une instabilité qui déclenc he neige abondante, pluie, pluie verglaçante et risque de givrage.
C’est la présence de cette masse d’air en altitude qui a provoqué le verglas important de 1998
qu’a connu le Québec.

Question 70

Qu’est-ce qui arrive l’été avec le maritime tropicale?

Answer 70

L’été en montant vers les territoires plus froids du Nord, cette masse d’air amène souvent la
formation de vastes nappes de brouillard. Ce brouillard (qu’on dit d’advection) se forme
lorsque l’air passe au-dessus des eaux froides de l’Atlantique Nord. D’où les brouillards denses
qui couvrent les Maritimes et Terre-Neuve.
De plus, les pluies associées à cette masse d’air aux températures très chaudes et à humidité
élevée sont abondantes. La canicule estivale y est aussi souvent associée.