Sciences de la Terre

Objectifs de la leçon

• Décrivez les caractéristiques des masses d’air et comment elles obtiennent ces caractéristiques.
• Discutez de ce qui se passe lorsque des masses d’air se rencontrent.
• Énumérez les différences entre les fronts stationnaires, froids, chauds et occlus.

Vocabulaire

• masse d’air
• front froid
• front
• front occlus
• ligne de grains
• front stationnaire
• front chaud

Introduction

Le temps dans un endroit dépend souvent du type de masse d’air qui s’y trouve. Un autre facteur clé est de savoir si l’endroit se trouve sous une façade, le lieu de rencontre de deux masses d’air. Les caractéristiques des masses d’air et leurs interactions déterminent si le temps sur une zone est constant ou s’il y a des changements rapides.

Masses d’air

Une masse d’air est un lot d’air qui a presque la même température et la même humidité (Figure ci-dessous). Une masse d’air acquiert ces caractéristiques au-dessus d’une zone de terre ou d’eau connue sous le nom de région source. Lorsque la masse d’air repose sur une région pendant plusieurs jours, ou plus, elle capte les caractéristiques distinctes de température et d’humidité de cette région.

Formation de masse d’air

Des masses d’air se forment sur une grande surface ; elles peuvent mesurer 1 600 km (1 000 miles) de diamètre et plusieurs kilomètres d’épaisseur. Les masses d’air se forment principalement dans les zones de haute pression, le plus souvent dans les régions polaires et tropicales. Les zones tempérées sont généralement trop instables pour que des masses d’air se forment. Au lieu de cela, les masses d’air se déplacent à travers les zones tempérées, de sorte que les latitudes moyennes sont sujettes à des conditions météorologiques intéressantes.

Que signifie une masse d’air avec le symbole cPk? Le symbole cPk est une masse d’air avec une région de source polaire continentale plus froide que la région sur laquelle elle se déplace maintenant.

Mouvement de la masse d’air

Les masses d’air sont lentement poussées par les vents de haut niveau. Lorsqu’une masse d’air se déplace sur une nouvelle région, elle partage sa température et son humidité avec cette région. Ainsi, la température et l’humidité d’un emplacement particulier dépendent en partie des caractéristiques de la masse d’air qui s’y trouve.

Des tempêtes surviennent si la masse d’air et la région sur laquelle elle se déplace ont des caractéristiques différentes. Par exemple, lorsqu’une masse d’air plus froide se déplace sur un sol plus chaud, la couche inférieure d’air est chauffée. Cet air monte, formant des nuages, de la pluie et parfois des orages. Comment une masse d’air en mouvement formerait-elle une inversion? Lorsqu’une masse d’air plus chaude se déplace sur un sol plus froid, la couche inférieure d’air se refroidit et, en raison de sa densité élevée, est piégée près du sol.

En général, les masses d’air froid ont tendance à s’écouler vers l’équateur et les masses d’air chaud ont tendance à s’écouler vers les pôles. Cela apporte de la chaleur aux zones froides et refroidit les zones chaudes. C’est l’un des nombreux processus qui agissent pour équilibrer les températures de la planète.

Un guide en ligne de l’Université de l’Illinois sur les masses d’air et les fronts se trouve ici: http://ww2010.atmos.uiuc.edu/%28Gh%29/guides/mtr/af/home.rxml.

Fronts

Deux masses d’air se rencontrent à un front. Sur un front, les deux masses d’air ont des densités différentes et ne se mélangent pas facilement. Une masse d’air est soulevée au-dessus de l’autre, créant une zone de basse pression. Si l’air soulevé est humide, il y aura de la condensation et des précipitations. Les vents sont fréquents sur un front. Plus la différence de température entre les deux masses d’air est grande, plus les vents seront forts. Les fronts sont la principale cause du temps orageux.

Le reste de cette section sera consacré à quatre types de fronts. Trois de ces fronts bougent et un est immobile. Avec les fronts froids et les fronts chauds, la masse d’air au bord d’attaque de l’avant donne son nom à l’avant. En d’autres termes, un front froid est juste au bord d’attaque de l’air froid en mouvement et un front chaud marque le bord d’attaque de l’air chaud en mouvement.

Front fixe

Sur un front fixe, les masses d’air ne bougent pas (Figure ci-dessous). Un front peut devenir stationnaire si une masse d’air est arrêtée par une barrière, telle qu’une chaîne de montagnes.

Un front stationnaire peut apporter des jours de pluie, de bruine et de brouillard. Les vents soufflent généralement parallèlement à l’avant, mais dans des directions opposées. Après plusieurs jours, le front se brisera probablement.

Fronts froids

Lorsqu’une masse d’air froid remplace une masse d’air chaud, il y a un front froid (Figure ci-dessous).

Imaginez que vous vous tenez au même endroit à l’approche d’un front froid. Le long du front froid, l’air froid plus dense pousse l’air chaud, entraînant une diminution de la pression de l’air (Figure ci-dessus). Si l’humidité est suffisamment élevée, certains types de cumulus se développeront. Dans l’atmosphère, les vents soufflent des cristaux de glace du sommet de ces nuages pour créer des cirrostratus et des cirrus. À l’avant, il y aura une ligne d’averses de pluie, d’averses de neige ou d’orages avec des vents soufflant (Figure ci-dessous). Une ligne de grains est une ligne d’orages violents qui se forme le long d’un front froid. Derrière le devant se trouve la masse d’air froid. Cette masse est plus sèche donc les précipitations s’arrêtent. Le temps peut être froid et dégagé ou partiellement nuageux. Les vents peuvent continuer à souffler dans la zone de basse pression à l’avant.

Le temps sur un front froid varie avec la saison.

• printemps et été : L’air est instable et des orages ou des tornades peuvent se former.
• printemps: Si le gradient de température est élevé, des vents forts soufflent.
• automne: De fortes pluies tombent sur une grande surface.
• hiver: La masse d’air froid est susceptible de s’être formée dans l’arctique glacial, de sorte qu’il y a des températures glaciales et de fortes neiges.

Fronts chauds

Sur un front chaud, une masse d’air chaud glisse sur une masse d’air froid (Figure ci-dessous). Lorsque de l’air chaud et moins dense se déplace sur l’air plus froid et plus dense, l’atmosphère est relativement stable.

Imaginez que vous êtes au sol en hiver sous une masse d’air froide en hiver avec un front chaud qui approche. La transition de l’air froid à l’air chaud se fait sur une longue distance, de sorte que les premiers signes de changement de temps apparaissent bien avant que le front ne soit réellement au-dessus de vous. Initialement, l’air est froid: la masse d’air froid est au-dessus de vous et la masse d’air chaud est au-dessus. Des cirrus élevés marquent la transition d’une masse d’air à l’autre.

Au fil du temps, les cirrus s’épaississent et des nuages de cirrostratus se forment. À l’approche du front, des nuages d’altocumulus et d’altostratus apparaissent et le ciel devient gris. Comme c’est l’hiver, les flocons de neige tombent. Les nuages s’épaississent et des nuages de nimbostratus se forment. Les chutes de neige augmentent. Les vents deviennent plus forts à l’approche de la basse pression. À mesure que l’avant se rapproche, la masse d’air froid est juste au-dessus de vous, mais la masse d’air chaud n’est pas trop au-dessus de cela. Le temps s’aggrave. À l’approche de la masse d’air chaud, les températures augmentent et la neige se transforme en grésil et en pluie verglaçante. L’air chaud et froid se mélangent à l’avant, entraînant la formation de nuages de stratus et de brouillard (Figure ci-dessous).

Front occlus

Un front occlus se forme habituellement autour d’un système à basse pression (Figure ci-dessous). L’occlusion commence lorsqu’un front froid rattrape un front chaud. Les masses d’air, dans l’ordre d’avant en arrière, sont froides, chaudes, puis à nouveau froides.

L’effet Coriolis courbe la limite où les deux fronts se rejoignent vers le pôle. Si la masse d’air qui arrive en troisième est plus froide que l’une des deux premières masses d’air, cette masse d’air glisse sous les deux. C’est ce qu’on appelle une occlusion froide. Si la masse d’air qui arrive en troisième est chaude, cette masse d’air chevauche l’autre masse d’air. C’est ce qu’on appelle une occlusion chaude (Figure ci-dessous).

Le temps sur un front occlus est particulièrement violent à droite de l’occlusion. Les précipitations et les vents changeants sont typiques. La côte Pacifique a de fréquents fronts occlus.

La météo est explorée dans cette vidéo de National Geographic Video, Catastrophe naturelle, glissements de terrain, et plus encore: Météo 101

Résumé de la leçon

• Une masse d’air prend les caractéristiques de température et d’humidité de l’endroit où elle provient. Les masses d’air se rencontrent à l’avant.
• Les fronts stationnaires sont piégés en place; le temps qu’ils apportent dure plusieurs jours.
• Sur un front froid, une masse d’air froid force une masse d’air chaud vers le haut.
• Sur un front chaud, la masse d’air chaud glisse au-dessus de la masse d’air froid.
• Dans un front occlus, un front chaud dépasse un front froid, ce qui crée un temps variable.

Questions d’examen

1. Quel type de masse d’air est créé si un lot d’air se trouve au-dessus de l’océan Pacifique équatorial pendant quelques jours? Quel est le symbole de ce type de masse d’air?
2. Quelles conditions doivent être réunies pour que l’air reste au-dessus d’un endroit suffisamment longtemps pour acquérir les caractéristiques de la terre ou de l’eau en dessous?
3. Comment la latitude affecte-t-elle la création de masses d’air dans les zones tropicales, tempérées et polaires?
4. Pourquoi les directions des fronts se déplacent-elles dans l’hémisphère Sud sont-elles une image miroir des directions qu’elles se déplacent dans l’hémisphère Nord?
5. En quoi un front stationnaire est-il différent d’un front froid ou chaud?
6. Quel genre de temps allez-vous connaître alors qu’un front froid passe au-dessus de vous?
7. Quel genre de temps allez-vous vivre alors qu’un front chaud passe au-dessus de vous?
8. Comment se forme une occlusion ?
9. Quelle situation crée une occlusion froide et qu’est-ce qui crée une occlusion chaude?

Lectures supplémentaires /Liens supplémentaires

• Animation du front froid, Centre de vol spatial Goddard: http://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a000000/a002200/a002203/index.html
• Le guide en ligne de l’Université de l’Illinois sur les bases météorologiques: http://ww2010.atmos.uiuc.edu/%28Gl%29/guides/mtr/af/frnts/wfrnt/prcp.rxml

Points à considérer

• Comment les différents types de fronts conduisent-ils à différents types de temps?
• Pourquoi certaines régions sont-elles sujettes à certains types de fronts météorologiques et d’autres régions à d’autres types de fronts météorologiques?
• Pourquoi le temps change-t-il parfois aussi rapidement et reste-t-il parfois très similaire pendant de nombreux jours?