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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENTSUPE

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENTSUPERIEUR ECOLE NATIONALE SUPERIEURE AGRONOMIQUE SUPPORT DE COURS BIOCLIMATOLOGIE ET RESSOURCES EN EAU EN AGRICULTURE 1ERE ANNEE GRANDE ECOLE RESPONSABLE DU COURS : MME LARFI BOUCHRA BIOCLIMATOLOGIE, RESSOURCES EN EAU ET AGRICULTURE OBJECTIFS En climatologie, il s’agit de présenter les éléments de connaissance nécessaires à la compréhension des phénomènes atmosphériques et à la répartition des grands types de climat à l’échelle du globe terrestre. En bioclimatologie, cet enseignement présente les connaissances nécessaires à la compréhension du fonctionnement des plantes en réponse aux composantes du milieu dans le cadre de la relation sol – plante – bioclimat. Introduction générale • Les fondements de la bioclimatologie ont été formalisés par Wladimir Köppen au début de 20ème siècle. • Le bioclimat est l’ensemble des facteurs climatiques conditionnant les organismes vivants ou leurs communautés. • Elle s’intéresse aux effets du climat sur la croissance et le développement de l’ensemble des êtres vivants et en particulier la végétation. I. LA CLIMATOLOGIE 1.1. Les phénomènes météorologiques - Composition et structure de l’atmosphère - Les observations météorologiques (mesurées et évaluées) - Pression et vent (règle de Buys-Ballot) - Les nuages - Les perturbations atmosphériques (fronts et évolution) 1.2. Typologie des climats - Climat équatorial - Climats tropicaux (humides, secs) - Climats dits tempérés (océanique, continental, méditerranéen) - Climats subarctiques - Climats polaires - Composition et structure de l’atmosphère Les couches de l'atmosphère • La terre est entourée d'une mince couche gazeuse : l'atmosphère • L'atmosphère joue le rôle de bouclier protecteur pour toutes les espèces vivantes qui habitent à la surface du globe. • L'atmosphère peut être divisée en quatre régions principales : 1. la troposphère; 2. 3. la stratosphère; 4. la mésosphère; 5. la thermosphère. Quel est le paramètre le plus important qui définit la division de l'atmosphère en quatre grandes régions ? Ce sont les variations verticales de la température de l'air Troposphère • La troposphère est la couche atmosphérique la plus proche du sol terrestre. • Son épaisseur est variable : 7 kilomètres de hauteur au-dessus des pôles, 18 kilomètres au-dessus de l'équateur. • C'est dans cette couche qu'on retrouve la plus grande partie des phénomènes météorologiques. © 2004 Martin Beniston Introduction aux Sciences de l’Atmosphère Couches thermiques Couches thermiques de l de l’ ’atmosph atmosphè ère re Altitude [km] 0 10 25 50 75 100 -80 -60 -40 -20 0 20 T [°C] Troposphère Stratosphère Mésosphère Thermosphère • Au fur et à mesure qu'on s'élève dans la troposphère la température décroît de façon régulière d'environ 6 degrés Celsius tous les 1000 mètres pour atteindre -56°C à la tropopause zone séparant la troposphère de la stratosphère • L'air près du sol est plus chaud qu'en altitude car la surface réchauffe cette couche d'air. Stratosphère • La stratosphère est au-dessus de la troposphère. C'est dans la stratosphère qu'on trouve la couche d'ozone. quel est le rôle de cette zone? • elle absorbe la majorité des rayons solaires ultraviolets qui sont extrêmement nocifs pour tout être vivant. • Cette absorption provoque un dégagement d'énergie sous forme de chaleur. C'est pourquoi la température augmente lorsqu'on s'élève dans la stratosphère. • Les mouvements de l'air y sont beaucoup moindres. Il s'agit d'un environnement beaucoup plus calme. La stratopause sépare la stratosphère de la mésosphère. Mésosphère • La mésosphère est au-dessus de la stratosphère. Dans cette couche, la température recommence à décroître avec l'altitude pour atteindre -80 °C à une altitude d'environ 80 km. • Les poussières et particules qui proviennent de l'espace (les météores) s'enflamment lorsqu'elles entrent dans la mésosphère à cause de la friction de l'air. Ce phénomène nous apparaît sous la forme « d'étoiles filantes ». La séparation entre la mésosphère de la thermosphère s'appelle la mésopause. Thermosphère • La couche la plus haute est la thermosphère. • La température augmente avec l'altitude et peut atteindre environ 100 degrés Celsius • La thermosphère atteint des milliers de kilomètres d'altitude et disparaît graduellement dans l'espace . Les observations météorologiques (mesurées et évaluées) Les éléments physiques dont la variation détermine l'évolution du temps sont : • La température ; • La pression atmosphérique ; • Le vent ; • La vapeur d'eau (l’humidité de l’aire) ; LA PRESSION ATMOSPHÉRIQUE La pression atmosphérique est l'une des variables météorologiques qui déterminent les conditions météorologiques. Pour prévoir le temps, il est donc nécessaire d'en connaître la variation géographique et temporelle. Qu'est-ce qu'on entend par pression atmosphérique? La pression est une force qui agit sur une unité de surface (1 mètre par 1 mètre). La pression atmosphérique est donc la force exercée par l'atmosphère sur une unité de surface de la Terre. À un endroit précis, la force de pression est égale à la force exercée par une colonne d'air, de surface unitaire, partant du sol et allant jusqu'au sommet de l'atmosphère. Mesure de la pression atmosphérique • L'unité de mesure de la pression est le pascal, et cela en hommage à Pascal • 1 pascal = 1 N/m2 où N, le Newton, est l'unité de Mesure de la force. On voit que le pascal représente bien une force par unité de surface, c'est-à-dire, une pression. Le pascal est une petite unité. En météorologie, on utilise plutôt un multiple du pascal, l'hectopascal (hPa), pour les mesures de la pression atmosphérique. • 1 hPa = 100 pascals. • Anciennement, on utilisait le millibar comme unité de mesure pour la pression. • 1 millibar (mb) = 1 hectopascal (hPa) • La pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer est d'environ 1013 hPa (1013 mb) ou encore 101,3 kPa. Variation horizontale de la pression atmosphérique Cette pression varie à la surface de la Terre, elle n’est pas la même partout. À certains endroits, la colonne d'atmosphère contient plus d'air et à d'autres endroits elle en contient moins. S'il y a moins d'air dans la colonne, la pression au sol est plus faible. S'il y a plus d'air dans la colonne, la pression au sol est plus forte. Pression atmosphérique et altitude (variation verticales) • La pression atmosphérique diminue avec l'altitude. Plus on s'élève dans l'atmosphère, moins il y a d'air au-dessus. • Il y a moins d'air au-dessus du niveau de 12 km qu'au-dessus du niveau de 5 km. • La pression est donc plus grande au niveau de 5 km qu'à 12 km. Sur la figure, quatre niveaux de pression ont été identifiés. • Un niveau de pression est une surface sur laquelle la pression est la même partout. • Par exemple, au niveau de pression 500 hPa, la pression sera de 500 hPa partout dans l'atmosphère. • D'après la figure, on peut voir qu'à 5 km d'altitude, la pression est deux fois moins élevée qu'à la surface. Les isobares et les cartes de pression atmosphérique • Sur une carte météorologique, la pression est représentée par les isobares. Les isobares sont des lignes qui relient les points de même pression atmosphérique à un instant donné. • Ces lignes sont dessinées à partir des données d'observations météorologiques fournies par les stations de mesure. La valeur des isobares est exprimée en hectopascals (hPa) (1 hectopascal = 1 millibar). • Plus les isobares sont distancées, plus le vent est faible. • Quand elles sont rapprochées, le vent est fort. • Au-dessus de l'isobare de 996 hPa, les valeurs de pression sont plus faibles; • et au-dessous de l'isobare de 1000 hPa, les valeurs sont plus grandes; • Les isobares sont tracées à tous les 4 hPa. Avec une carte d'isobares, (Voir carte des isobars), il est facile de visualiser les zones de basse pression (B) 991 hP et les zones de haute pression (H) 1037hP . Les étiquettes qu'on voit sur les isobares indiquent la valeur de la pression, en hPa, de chacune des isobares. Dépression et Anticyclone Une dépression est une région où la pression est plus faible que dans les zones avoisinantes et autour de laquelle le vent circule: • Dans le sens antihoraire (sens inverse des aiguilles d'une montre) dans l'hémisphère Nord; • Et dans le sens horaire (sens des aiguilles d'une montre) dans l'hémisphère Sud. Et donc… Une Zone de basses pressions est une zone dont la pression augmente vers la périphérie et dont la pression est minimale au centre Un anticyclone, ou zone de haute pression, est une région où la pression est plus forte que dans les zones avoisinantes. • Le vent y circule en tournant dans le sens horaire (sens des aiguilles d'une montre) dans l'hémisphère Nord; • et dans le sens antihoraire (sens inverse des aiguilles d'une montre) dans l'hémisphère Sud. • Zone de hautes pressions dont la pression diminue vers la périphérie et dont la pression est maximale au centre • . la loi de Buys-Ballot affirme qu'un observateur situé dans l'hémisphère nord qui se place dos au vent a la dépression à sa gauche et l'anticyclone à sa droite. La position des zones de pressions est inversée dans l'hémisphère sud. Le vent Son origine Le vent est un déplacement horizontal d'air produit par la force du gradient de pression. uploads/Geographie/ bioclimatologie-pdf.pdf