Pression atmosphérique
La pression atmosphérique est la pression qu'exerce le mélange gazeux constituant l'atmosphère considérée (sur Terre : de l'air) sur une surface quelconque au contact avec cette atmosphère.
Sur Terre, la pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer dépend essentiellement de la masse de l'atmosphère, celle-ci pouvant évoluer avec la masse moyenne des gaz à concentration variable comme la vapeur d'eau. Elle varie autour de l'atmosphère normale, soit
La pression atmosphérique se mesure surtout à l'aide d'un baromètre, d'un hypsomètre ou d'un altimètre. Elle a été longtemps mesurée en mmHg (puis en torr) en raison de l'utilisation courante de baromètre à colonne de mercure. Depuis l'adoption du pascal comme unité de pression, les météorologues utilisent un multiple de cette unité, l'hectopascal (1 hPa = 100 Pa), nouvelle dénomination du millibar (1 bar = 100 000 Pa).
Variation verticale
La pression atmosphérique diminue quand l'altitude augmente : elle diminue, exponentiellement, d'un facteur 10 chaque fois que l'on s'élève de 16 km (ou de moitié à 5 500 m). Il est ainsi possible d'utiliser la pression pour mesurer la hauteur, ce qui est le principe de base de l'altimètre utilisé en aéronautique et en alpinisme.
En météorologie appliquée, la pression est souvent utilisée directement comme coordonnée verticale. On parlera par exemple de la température à 700 hPa. Cette approche a des avantages techniques et elle simplifie certaines équations utilisées en météorologie.
Stabilité et instabilité
En règle générale, la pression atmosphérique diminue de moitié à environ 5 500 mètres et la température moyenne de l'atmosphère diminue de 6,5 °C par 1 000 mètres. Cependant ce taux n'est valable que pour une atmosphère normalisée et varie en fait selon le contenu en vapeur d'eau et l'altitude. Ces propriétés peuvent être démontrées rigoureusement si l'on fait l'hypothèse que l'atmosphère est en équilibre (ce qui n'est pas vrai en pratique).
Lorsque le sol est chauffé par le Soleil, par convection, les basses couches de l'atmosphère sont réchauffées et comme l'air chaud est moins dense, l'air réchauffé va avoir tendance à s'élever grâce à la poussée d'Archimède. Si la poche d'air chaud se refroidit moins vite que l'air environnant, cette parcelle d'air va accélérer vers le haut. On est alors en présence d'une masse d'air instable. Dans le cas contraire, l'air en ascension devient plus froid que l'air environnant, le mouvement ascendant va s'interrompre et l'atmosphère est alors stable.
Le taux de refroidissement de la masse d'air en ascension peut être calculé théoriquement, ou sur un diagramme thermodynamique, par rapport à la température de l'environnement donnée par un radiosondage. Ce calcul repose sur l'hypothèse qu'il n'y a pas d'échange calorique avec l'air extérieur et que le taux de changement de température est différent si l'air est saturé ou pas. Dans le premier cas, la vapeur d'eau condensée est retirée de la masse en ascension.
Variation horizontale
Les météorologues analysent les variations horizontales de la pression atmosphérique pour localiser et suivre les systèmes météorologiques : cela permet de définir les zones de dépressions (D) (pression généralement inférieure à 1 013 hPa, 760 mm), les zones anticycloniques (A) (pression généralement supérieure à 1 013 hPa, 760 mm) et les isobares. Les dépressions et les creux barométriques sont généralement associés au mauvais temps. Les anticyclones et les crêtes barométriques sont quant à eux favorables au beau temps.
La différence de pression entre deux points de même altitude (ou gradient horizontal de pression) est également la plus importante force motrice du vent : des valeurs de 5 hPa par km ont été observées dans les cyclones les plus violents.
Afin d'utiliser la pression pour suivre les systèmes météo et estimer la force du vent, il est nécessaire de faire concorder des mesures de pression qui ont été prises à différentes altitudes : en mer, dans les vallées, en montagne. Pour ce faire, on soumet les mesures brutes de pression à un ajustement standardisé. La valeur résultant de cet ajustement est appelée pression au niveau de la mer, ou PNM. Si l'on prend par exemple le cas d'une station située à 100 mètres au-dessus du niveau de la mer, l'ajustement sera effectué en estimant la pression au fond d'un trou fictif, de 100 mètres de profondeur, qu'on aurait creusé à la station. Plus précisément, la valeur de la PNM est fonction de la pression mesurée à la station et de la température assignée à la colonne d'air fictive. Pour cette dernière on utilise la moyenne de la température actuelle à la station et de celle mesurée douze heures auparavant. La PNM est une approximation d'une grande utilité, mais il faut se garder de lui donner toute la valeur d'une mesure physique exacte, particulièrement en terrain montagneux. La pression atmosphérique mesurée au niveau de la mer varie autour d'une valeur moyenne de 1 013 hPa.
La pression mesurée au sol est utilisée pour l'étalonnage et la validation des données en provenance d'instruments météorologiques de mesure à distance. Des mesures précises de pression sont ainsi un fondement nécessaire pour l'observation de la Terre et du climat.
Valeurs types
- Ouragan[1] de classe 5 : pression au centre inférieure à 920 hPa
- Ouragan de classe 4 : pression au centre comprise entre 920 et 944 hPa
- Ouragan de classe 3 : pression au centre comprise entre 945 et 964 hPa
- Ouragan de classe 2 : pression au centre comprise entre 965 et 980 hPa
- Ouragan de classe 1 : pression au centre supérieure à 980 hPa
Valeurs records
- PNM maximum :
- Pour une station à plus de 750 mètres d'altitude : 1 086,8 hPa, à Tosontsengel (Mongolie), le 20 janvier 2010[2] (mais l'Organisation météorologique mondiale ne reconnait encore que 1 084,8 hPa au même endroit le 19 décembre 2001[3]). Cette valeur est obtenue tenant compte de la réduction au niveau de la mer de la pression avec une hypothétique colonne d'air très importante sous la station;
- Pour une station sous 750 mètres d'altitude : 1 083,8 hPa, Agata, Evenhiyskiy, Russie[4].
- PNM minimum :
- 870 hPa, au large des Philippines, près du centre du typhon Tip, le [4] ;
- des pressions plus basses encore ont été enregistrées au sein de violentes tornades, mais ces mesures demeurent non officielles ;
- Selon une analyse des données d'un satellite météorologique, la pression minimale de 868,5 hPa[5], a été estimée le 23 avril 2006 à 7 h 15 UTC, au centre du cyclone Monica, lorsqu'il a frappé au nord de Maningrida, en Australie. Cette mesure est basée sur une variante améliorée de la technique de Dvorak et non une mesure directe ce qui la rend impossible à prouver. En 2010, Stephen Durden du Jet Propulsion Laboratory de la NASA a révisé les données sur le cyclone et a publié un article montrant que la pression centrale ne devait pas avoir été plus basse que 900 à 920 hPa[6].
Notes et références
- ↑ Les différentes classes de cyclones.
- ↑ « Record absolu de pression en Mongolie », sur La Chaîne Météo, (consulté le 13 juillet 2013).
- ↑ (en) Organisation météorologique mondiale, « World: Highest Sea Level Air Pressure Above 750 meters », sur Université d'Arizona (consulté le 13 décembre 2012).
- 1 2 (en) Organisation météorologique mondiale, « World: Highest Sea Level Air Pressure Below 750 meters », sur Université d'Arizona (consulté le 13 décembre 2012).
- ↑ (en) « Advanced Dvorak Technique Intensity listing for Cyclone Monica (Maningrida, Australie) », CIMSS (consulté le 13 juillet 2013).
- ↑ (en) Stephen L. Durden, « Remote Sensing and Modeling of Cyclone Monica near Peak Intensity », Atmosphere, Multidisciplinary Digital Publishing Institute, vol. 1, no 1, , p. 15–33 (ISSN 2073-4433, DOI 10.3390/atmos1010015, lire en ligne).
Voir aussi
Articles connexes
- Baromètre
- Chemin de fer atmosphérique
- Expérience de Magdebourg
- Hydrostatique
- Tube pneumatique
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