pour faire des prévisions, on a besoin de modèles…
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Pour faire des prévisions,on a besoin de modèles…
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Les modèles nord-américains
• RGEM (simulation de 48 heures) à haute résolution spatiale
• GGEM (simulation de 240 heures) à plus basse résolution
• ETA (américain; similaire à RGEM)
• GFS (américain; similaire à GGEM)
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Isobares: lignes d’égale pression
Isohypses: lignes d’égale hauteur
Les cartes de surface standards de prévision
L: centre de basse pressionH: centre de haute pressionCreux et crêtes
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Représentation de la pression(isobares)
vents
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C’est la distance séparant un niveau de pression et le niveaumoyen de la mer.
Les lignes d’égales hauteurs géopotentielles sur une carte météorologique sont appelées isohypses.
p
dpT
gR
dz d
Hauteurs géopotentielles
PLUS LES HAUTEURS SONT PETITES, PLUS LA T EST FROIDE AU SOL
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RÉSUMÉ• Un centre de basse pression est synonyme de nuages et possiblement de précipitation
• Un centre de haute pression est synonyme de beau temps
• La distance entre les isobares nous donne une indication de la force des vents
• Les vents suivent les isobares
• La valeur des isohypses est un indicateur de la température
• Les vents tournent dans le sens anti-horaire dans une dépression
• Les vents tournent dans le sens horaire dans un anticyclone
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RADIATION (partie 1)
• Les lois de la radiation• les interactions radiation-atmosphère• Température moyenne sur Terre.• Pourquoi le ciel est bleu?• Coucher de soleil rouge
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L’énergie sur Terre….
•Atmosphère
•Biosphère
•Océan
L’énergie nécessaire au bon fonctionnement de ce système est fournie par le Soleil.
1ière loi de thermodynamiquedU = dQ + dW
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Combien se chiffre cette énergie?
• Soleil = 175 000 000 000 MW
• Représente (1 / 2 000 000 000) ES !!!
À titre de comparaison…..
• Hydro-Québec = 40 000 MW
• Énergie électrique sur Terre en 2015 = 961 000 MW
• Terre = 200 MW
• Lune = 30 MW
• Étoiles = 40 Watt
1 W = 1 J s-1 1 J = travail (énergie) nécessaire pour déplacer de 1 mètre un objet d’un poids de 1 N.Énergie: capacité d’un système à faire un travail
Puissance: Taux auquel un travail peut être fait.
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La constante solaire S
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Sous quelle forme l’énergie solaire nous parvient-elle?
Ondes électromagnétiques
Ondes: perturbation d’un champs dans l’espace ayant un mouvement oscillatoire. La résultante de ce mouvement est un déplacement net de matière
nul. Seul l’énergie est transportée.Exemples
1) Eau: vague
2) Air: ondes sonores
3) Charges électriques: ondes électromagnériques
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Onde électromagnétique
creux
crête
amplitude
E
Flux d’énergie = J s-1 = Watt
= c/
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Rayon gamma
Rayon X
Rayon UV
Visible
Rayon infrarouge
Micro-onde
Ondes radio
Le spectreélectromagnétique
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Spectre d’émission du Soleil et de la Terre
La Terre émet aussi de l’énergie!
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Définitions
Flux radiatif: Énergie par unité de temps (J s-1 ou W)
Irradiance: Flux radiatif par unité de surface (W m-2)
Irradiance monochromatique: Flux radiatif de longueur
d’onde par unité de surface. (W m-2)
Corps noir: Un corps qui absorbe toute l’énergie qui lui est
incidente (et ce à toutes les ) et qui émet le maximum
théorique d’énergie radiante d’un corps à température T.
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Emissivité/absorptivité de l’eau
L’eau se « comporte »comme un corpsnoir à 4<<11 m.
La plupart des matériausolides ont des émissivitéautour de 0,9 dansl’infrarouge. Les gaz ontdes émissivités très variables.
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Quelques lois importantes
1) La loi de Plank: E = f (, T)
Tous les corps dont la température est plus grande que 0 K émettent de l’énergie radiante dont l’intensité dépend de la température du corps et de la longueur d’onde.
2) La loi de Stephan-Boltzmann: E = T4 où = 5,67x10-8 W m-2 K-4
La quantité totale d’énergie radiante émise par un corps est proportionnelle à sa température à la puissance 4.
Pour un corps non noir: dEE
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3) La loi de Wien: m = 2897/T (m K)
La loi de Wien nous donne la longueur d’onde correspondantau maximum d’irradiance d’un corps. Em > E
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Quand T augmente m augmente
Quand T diminue m diminue
Soleil: m 0,4 m (visible)
Terre: m 10 m (infrarouge)
• Ampoule électrique?• Humain?• Lune?• Tableau en classe?
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Interaction du rayonnement solaire avec l’atmosphère
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La diffusionLa diffusion est le processus par lequel une onde électromagnétiqueest dispersée lorsqu’elle interagit avec la matière. L’ondedispersée est de même fréquence que l’onde incidente.
P = p E’ Moment dipolaire • partie transmise• partie diffusée• partie réfléchie (diffusée vers l’arrière)
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Diffusion de Rayleigh
Dp <<
E (diff)/ E (incident) -4
Les couleurs sont diffusées différemment!
Rouge 0,7 mBleu 0,4 m
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Exemple: rayonnement visible (0,4-0,7 m) avec molécules d’air (0,001 m)
En augmentant l’épaisseur de la couche atmosphérique traversée par la radiation, on favorise la diffusion complète du bleu. Le seul rayonnement nous parvenant à l’œil est donc le rouge.
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Diffusion de Mie
Dp l
Tous les sont diffusées également
Exemples
nuages blancs
ciel pollué blanchâtre (smog)
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Diffusion de Mie: smog urbain
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Réflexion
Réflectivité (albédo): r = E (réfléchi)/E (incident)
Réflectivité et albédo sont synonymes
Albédo planétaire = ~30%
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Albédo de différentes surfaces
L'albédo est en moyenne 30 % pour le globe (ensemble du système Terre-atmosphère) mais est très variable d’une surface à l’autre :
5-10 % sur les mers sans nuages ;
10-15 % au-dessus des forêts ;
30-50 % sur les déserts ;
60-85 % sur la neige et la glace.
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Dépend de la
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Absorption
Si la longueur d’onde de l’onde électromagnétique incidentecorrespond à la fréquence de résonance des molécules composant le milieu, alors l’onde est absorbée et l’énergieélectromagnétique est transformée en énergie interne.
Agitation plus grande des molécules (rotation, vibration, ionisation, dissociation) Augmentation de la T
Absorptivité: a = E (absorbée)/E (incident)
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Émissivité = E (émis) / E(corps noir)
Émissivité = absorptivité
L’émissivité représente l’efficacité avec la matière émet dans une longueur d’onde donnée. Cette efficacité est maximale si le corps émet comme un corps noir dans cette longueur d’onde.
L’ÉMISSIVITÉ
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Exemple: ozone stratosphérique
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LE BILAN RADIATIF TERRESTRE
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Image satellite infrarouge (12Z)
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Image satellite infrarouge (18Z)
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Image satellite visible (18Z)