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L’atmosphère  L’atmosphère est la couche d’air qui entoure la terre. 2

Épaisseur relative de l’atmosphère vs rayon terrestre 3

L’atmosphère Elle contient les gaz essentiels à la vie sur notre planète ○ O 2 pour la respiration ○ CO 2 pour la photosynthèse Elle bloque en partie certaines ondes électromagnétiques dangereuses comme les UV Elle assure une stabilité climatique terrestre en retenant la chaleur sur Terre 4

L’atmosphère  La force gravitationnelle est responsable de la rétention des gaz à la surface de la Terre.  Lorsque l’altitude augmente, la concentration en gaz diminue (de même que la pression atmosphérique).  99% de la masse totale des gaz de l’atmosphère se trouve dans les 50 premiers km mais elle s’étire jusqu’à km. 5

Composition  Elle contient majoritairement 3 gaz 78 % de diazote 21 % de dioxygène 0,038 % de dioxyde de carbone 0,93 % d’argon  De la vapeur d’eau  Des particules solides (poussières, pollen, suie, fumées…) 6

Composition  Grosso modo, l’air est un mélange de 3 gaz simples: le diazote, le dioxygène, et le dioxyde de carbone. 7

Les 5 couches 8

 Troposphère: 0 à 15 km Siège des phénomènes météorologiques reliés à la formation des nuages et des tempêtes. Baisse de 6,5 o à chaque km d’élévation.  Stratosphère: 15 à 50 km On y trouve l’ozone (O 3 ). ↑ de température à cause de cet ozone. Air se raréfie beaucoup (la pression devient 100 fois plus petite qu’au niveau du sol). 9

 Mésosphère: 50 à 80 km Couche qui refroidit et devient la plus froide (-80 o ). Air pratiquement absent.  Thermosphère: 80 à 500 km Couche la plus chaude (1800 o ) parce qu’elle absorbe la plupart des rayons solaires. Lieu de la désintégration des météorites (étoiles filantes). Siège des aurores polaires. 10

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 Exosphère: plus de 500 km Présence de satellites artificiels. C’est le vide absolu. 12

La pression atmosphérique  C’est la pression exercée par les gaz qui composent l’air. 13

La pression atmosphérique  Elle diminue avec l’altitude  Au niveau de la mer, la pression atmosphérique normale est de 101,3 kPa Étant donné que P = F/A, une pression de 1 Pa équivaut à la pression exercée par un poids de 1 N qui repose sur une surface de 1m 2 La pression atmosphérique normale équivaut donc à un poids de N reposant sur une surface de 1 m 2, soit l’équivalent de la masse de 161 professeurs de science (64 kg chacun) empilés sur une surface de 1 m 2. 14

Pression des gaz  Causée par les collisions des molécules présentes dans l’air.  On l’exprime en Pascals (Pa). 1 Pa = 1 Newton ∕ m 2. 15

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unités de mesure 17

La pression Elle diminue en altitude parce ce que le nombre de particules gazeuses se fait plus rare, diminuant du coup le nombre de collisions. 18

 Dans un contenant hermétique, à volume fixe, l’air qu’on chauffe gagne de l’énergie, ses particules se déplacent plus vite et le nombre de collisions augmente; la pression augmente.  dijon.fr/archives/documents/Flash/pression/pression.swf dijon.fr/archives/documents/Flash/pression/pression.swf  Cependant, dans l’atmosphère, si l’air se réchauffe, les particules de gaz gagnent également de l’énergie et s’éloignent les unes des autres. En conséquence, un volume donné d’air chaud contient moins de particules gazeuses et possède une masse volumique plus petite. Cet air tend alors à s’élever en altitude. 19

La température 20

Les masses d’air  Grandes étendues d’atmosphère dont la température et l’humidité sont relativement homogènes.  Poussées par le vent, elles amènent des changements de température et de conditions climatiques. 21

Les 5 masses d’air nord-américaines 22

Les masses d’air au Canada  themes.aspx?id=weather&sub=weather_b asics_begins&lang=Fr themes.aspx?id=weather&sub=weather_b asics_begins&lang=Fr  Anatomie d’un orage… 23

La circulation atmosphérique  C’est le mouvement à l’échelle planétaire de la couche d’air entourant la terre.  Le phénomène de convection… L’air chaud et humide de l’équateur (zone de basse pression) s’élève et se dirige vers les pôles en altitude tout en se refroidissant. Il redescend ensuite au-dessus des régions polaires froides et sèches. L’air froid des pôles se dirige vers l’équateur. 24

Phénomène de convection 25

Effet de Coriolis (EDC)  Le déplacement des masses d’air ne se fait pas en ligne droite de l’équateur vers les pôles à cause de la rotation de la terre autour de son axe.  Cette rotation provoque une déviation des vents vers la droite dans l’hémisphère nord et vers la gauche dans l’hémisphère sud.  Ce phénomène se passe dans la troposphère et est responsable de la formation des fronts chauds, des fronts froids et des nuages formés par leur rencontre. htm htm 26

Animations effet de Coriolis  player_embedded&v=49JwbrXcPjc#! player_embedded&v=49JwbrXcPjc#  56-x8Q&NR=1&feature=endscreen 56-x8Q&NR=1&feature=endscreen  _OdQOYU&list=PL752F937C0F9F _OdQOYU&list=PL752F937C0F9F

Les vents dominants  Dans la partie de l’hémisphère nord où se trouve le Québec, les vents dominants soufflent d’ouest en est.  La majorité des systèmes météorologiques qui touchent le Québec passent d’abord par l’Ontario. 28

Le front  C’est une ligne de rencontre entre deux masses d’air qui ne se mélangent pas.  L’air froid et dense se glisse sous l’air chaud moins dense.  Dans cette zone de contact, la température, le taux d’humidité et la direction des vents changent rapidement. 29

Le front froid (1)  Il s’agit d’une masse d’air froid qui rencontre une masse d’air chaud.  La masse d’air chaud est soulevée violemment vers le haut en suivant une pente raide.  Cet air chaud se refroidit en montant et l’humidité qu’il contient se condense et forme de la pluie.  Les fronts froids se développent rapidement, avec de gros cumulus et déclenchent de fortes précipitations, des orages et des vents forts. 30

Front froid (2)  Puisque la pente de la zone frontale d’un front froid est raide, le front froid couvrira donc une plus petite région que le front chaud. Un front froid circule plus rapidement qu’un front chaud, c’est pourquoi des précipitations d’une moins longue durée se produisent.  La température diminuera au passage d’un front froid.  Il y aura une hausse soudaine de la pression atmosphérique à l’approche d'un front froid. 31

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Le front chaud (1)  Il se forme lorsqu’une masse d’air chaud s’avance vers une masse d’air froid sur laquelle il s’élève en pente douce et donne naissance à des nuages légers (des nimbostratus).  Les changements reliés au front chaud sont moins brusques que ceux associés au front froid. Il se caractérise par l'étendue de son système de nuages et de précipitations, soit de plusieurs milliers de kilomètres carrés.  Le front chaud donne du temps nuageux et des averses qui durent un certain temps. 33

Front chaud (2)  Au fur et à mesure que l’air chaud s’élève, il se refroidit et la vapeur d’eau qu’il contient se condense. La pente de la zone frontale d’un front chaud est une pente douce. L’air chaud s’élève donc de façon régulière.  La température augmente au passage d’un front chaud.  La pression atmosphérique baisse continuellement à l’approche de front chaud.  Puisque la pente de la zone frontale d’un front chaud est faible, le front chaud couvrira donc une plus grande région que le front froid. Un front chaud ne circule pas très vite, c’est pourquoi les précipitations se produiront sur une plus longue période de temps. 34

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Animation les fronts  ts/ animation fronts ts/  en anglais, vidéo, 1 min 58, fronts  vidéo anglais 5 min Royaume-Uni 36

Symbolisme 37

Anticyclones et dépressions  Ce sont des mouvements verticaux de masses d’air. 38

L’anticyclone  Il s’agit d’une zone de circulation atmosphérique qui se déploie autour d’un centre de haute pression.  En altitude le moins grand nombre de collisions entre les particules d’air froid provoque leur rapprochement et, du coup, l’augmentation de la masse volumique de cet air. Cet air descend vers le sol et comprime l’air situé en dessous; il se crée alors une zone de haute pression nommée « anticyclone ».  Rotation horaire dans l’hémisphère nord; l’air s’éloigne du centre de haute pression en déviant vers la droite (EDC).  À l’approche d’un anticyclone, la pression atmosphérique augmente. 39

La dépression  La dépression est une zone de circulation atmosphérique qui se déploie autour d’un centre de basse pression.  Au contraire, l’air qui se réchauffe diminue sa masse volumique, devient plus léger et monte en altitude.  Il se crée un « vide » sous cette masse d’air : c’est une zone de dépression.  Rotation antihoraire dans l’hémisphère nord; l’air se dirige vers le centre de basse pression en déviant vers la droite (EDC). ..  À l’approche d’une dépression, la pression atmosphérique diminue. 40

Le cyclone  Une tempête tropicale caractérisée par des vents violents des précipitations abondantes et qui tourne autour d’une zone de basse pression. 41

En résumé  Autour de anticyclones et des dépressions, l’effet de Coriolis provoque la rotation de l’air ascendant ou descendant.  Le mouvement d’air vers le sol dans les anticyclones empêchent les mouvement s générateurs de nuages, c’est pourquoi le ciel est dégagé et le temps est stable: sec et ensoleillé en été, froid en hiver.  Au contraire, l’élévation de l’air dans les dépressions favorise la formation de nuages et donc de précipitations. 42

 1 min 30  yer_embedded 43

Le courant jet (Jet Stream)  Animation 30 sec  X6Frn4&feature=player_embedded X6Frn4&feature=player_embedded 44

Contamination atmosphérique  Elle se produit lorsque des substances comportant un risque pour la santé s’ajoutent à la composition de l’air.  K

SO 2 et NO x  Proviennent en grande partie de la combustion des combustibles fossiles.  Responsables des précipitations acides. 46

Effet de serre  Phénomène naturel (et artificiel puisque les activités humaines contribuent à l’amplifier) par lequel l’atmosphère terrestre retient partiellement la chaleur produite par le rayonnement solaire.  Les gaz impliqués La vapeur d’eau Le dioxyde de carbone Le méthane L’oxyde de diazote 47

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Fonctionnement  Pendant le jour, les rayons solaires frappent le sol et lui transfèrent de l’énergie thermique.  Pendant la nuit, le sol émet des rayons infrarouges porteurs de chaleur vers l’atmosphère.  Les GES bloquent partiellement le passage de ces rayons vers l’espace et les retournent vers le sol. 49

Le CO 2  Sources naturelles Feux de forêt Éruptions volcaniques Respiration cellulaire  Sources supplémentaires Combustion des combustibles fossiles vsrhttp:// vsr effet de serre H Reeves 4 min 33 50

Le méthane  GES 21 fois plus puissant que le dioxyde de carbone.  Provenance Digestion animale Entreposage des fumiers Culture en rizière Décomposition des ordures ménagères Distribution du gaz naturel 51

Oxyde de diazote  Provenance Épandage d’engrais contenant de l’azote. Certains procédés industriels. 52

Changements climatiques  L’augmentation de la concentration des GES est en train de provoquer une hausse de la température terrestre moyenne, ayant plusieurs conséquences désastreuses… Fonte des glaciers et banquises provoquant une hausse du niveau des océans Accroissement de la fréquence et de l’intensité de phénomènes climatiques extrêmes Perturbation de nombreux écosystèmes Et quoi d’autre…? 53

Couche d’ozone  Molécule formée de 3 atomes d’oxygène (O 3 )  Située dans la stratosphère, à une hauteur de 20 à 30 km, elle forme un couche protectrice qui absorbe les rayons UV du Soleil.  Cette couche s’est amincie en fin de 20 ème siècle suite à la dispersion de CFC dans l’environnement 54

SMOG  Lorsque les rayons solaires frappent les molécules d’oxyde de diazote (NO x ) provenant des gaz d’échappement des automobiles ou des usines, des molécules d’ozone se forment.  Cet ozone troposphérique se combine à de la fumée, au NO 2 et au SO 2 pour former le smog, un brouillard de pollution qui peut causer des troubles respiratoires.  Le smog est donc un épais brouillard de pollution composé de particules de fumée et de polluants atmosphériques (dont le CO et l’O 3 ) qui stagne au-dessus des centres urbains. 55

Le smog (OBS 237)  Le smog, de l’anglais « smoke » (fumée) et « fog » (brouillard), peut causer de sérieux troubles respiratoires. 56 Smog à New York

   2 épisodes sur le réchauffement climatique  KerGbZRs 6:39 (F) atm + pollution KerGbZRs 57