La
température et l'humidité relative
La
température et l'humidité relative
La
température et l'humidité relative représentent 10 % de la prévision
météorologique.
Dans
l'air, il existe des particules d'eau aux propriétés physiques fort
différentes ; si bien que lorsque 2 particules d'eau se rencontrent, il
y a interaction ( elles ne se mélangent pas ) ce qui entraînent des
échanges d'énergie très importants qui donnent naissance à la
température .
Ces transferts d'énergie peuvent avoir lieu grâce à la conduction : transfert de la chaleur d'un point à un autre sans que les propriétés physiques de la particule d'air soient modifiées .
La
température se mesure, soit en degré Celsius ( célèbre astronome et
physicien Suédois 1701-1744 ) noté °C, soit en degré Kelvin ( alias
William Thomson, physicien britannique 1824-1907 ) noté K tel que
T(Kelvin) = T(Celsius) + 273,15 K .
Comment mesurer la température ? ( thermomètre de Galilée, thermomètre crécelle, thermomètre à minima et à maxima )
Il existe
5 thermomètres qui permettent de mesurer la température .
Le thermomètre de Galilée
Bien que le thermomètre fut inventé par le hollandais Christian
Huyguens ( 1629-1695 ), Galilée avait déjà imaginé en 1597 une méthode
pour mesurer la température de l'air : elle consistait à insérer dans
un tube une espèce chimique sensible aux variations de la température
de l'air ; c'est ainsi qu'il devait injecter du mercure, ce qu'il n'a
pu faire .
Le mercure monte ou descend en fonction de la température .
Le thermomètre crécelle
Il faut tourner la crécelle pendant au moins deux minutes ( attention
au poignet sensible ! ) à l'abri des rayons solaires pour pouvoir
définir la température de l'air sec . Instrument idéal pour les
personnes qui vont en mer .
Le thermomètre à maxima et à minima
Le thermomètre à maxima et à minima fonctionne avec une réserve
d'alcool qui donne la température minimale et une réserve de mercure
qui donne la température maximale . Attention il faut laisser le
thermomètre longtemps à l'air libre ; il convient d'avoir ce type de
thermomètre pour mesurer la température à l'intérieur d'une maison par
exemple .
Le thermomètre à bulles
Marche comme un thermomètre normal sauf qu'ici il y a des boules qui
nagent dans un liquide ; chaque boule portant un numéro correspondant à
la température en °C ; si une boule de numéro 10 arrive en haut du
tube, il correspond à la température ambiante (ici 10 °C) .
Le thermomètre isotopique
Quelques records de mesure de température
En France
La plus élevée : 44 °C à Toulouse le 8 Août 1923 .
La plus basse : -41 °C à Mouthe le 17 Janvier 1985 .
Dans le monde
La plus élevée : 58 °C à El Azzizia ( Libye ) le 13 Septembre 1922 .
La plus basse : -88 °C à Vostok ( Antarctique ) le 21 Juillet 1983.
L'humidité relative
Définition
C'est la quantité de vapeur d'eau qui se trouve dans une particule d'air . L'humidité est présente en permanence dans l'atmosphère et même au niveau du Sahara ! La raison est la suivante : les rayons du Soleil réchauffent la surface de la Terre et provoque l'évaporation de l'eau des Océans ou de certaines réserves d'eau dans le Sahara .
A
l'inverse, l'humidité peut être absorbée, c'est le processus
d'hygroscopique .
Il arrive à un moment donné qu'une particule d'air soit saturée en
vapeur d'eau mais pas tout le temps ;
l'humidité relative est donc la quantité d'eau présente dans une particule d'air sur la quantité d'eau que peut contenir la particule d'air .
Comment mesurer l'humidité relative ?
La mesure
de l'humidité relative reste très simple grâce à 2 instruments
météorologiques aussi performants les uns que les autres.
L'hygromètre
instrument classique qui marche sous l'action de l'air ( comme pour le
baromètre ) ; plus l'air exerce une force, plus l'aiguille se dirigera
vers les 100 % d'humidité relative .
Le psychromètre
Deux tubes permettent de mesurer l'humidité relative ; un tube mesure
la température de l'air ambiante ; l'autre mesure la température du
thermomètre mouillé ( Tw ) parce que la sonde est trempée dans de l'eau
.
Plus les
2 températures se rapprochent, plus l'humidité relative est élevée
comme dans le tableau ci-dessous (cliquez pour agrandir :
Il y a
bien d'autres choses encore sur la température et l'humidité relative
mais beaucoup trop compliquées comme température potentielle, rapport
de mélange, etc... ce qu'il faut savoir c'est :
-Si T > Tw, il y aura
formation de nuages stables tels les cirrus, les altostratus, ...
-Si T = Tw, il y aura du
brouillard pouvant être givrant ( formation de givre si les
températures sont négatives sinon de la rosée ) .
-Si T < Tw, il y aura
formation de nuages cumuliformes ( instabilité ) tels que les
Cumulonimbus pouvant conduire à de fortes averses .
L'humidex ou indice de confort
C'est un
indice qui est élaboré à partir de la combinaison de l'humidité et de
la température : l'humidex permet d'évaluer l'intensité des conditions
météorologiques supportées par les gens .
Son calcul est assez compliqué avec la formule ci-dessous :
H = T + h
T : température relevée sous abri normalisé
( °C )
h : humidité relative telle que h =
0.55*(e-10)
e : tension de vapeur saturante telle
que e = 6.11 * exp(5417.7530 * ((1/273.16) - (1/Td)))
Td : température du point de rosée (
°C )
Mais pour vous simplifier, je vous concocte ce script :
Entre
20 et 29 : faible risque de malaise.
Entre 30 et 39 : risque moyen de malaise .
Entre 40 et 45 : risque fort de malaise .
Au delà de 46 : risque maximal de malaise .
Le degré
utile par jour est la différence entre la température maximale relevée
et la température initiale choisie par l'observateur ; idéal pour
savoir si les températures sont au dessus des normes de saison ou pas
mais aussi utilisés en agriculture .
Concernant le degré jour :
([T max (plafonnée à 30°C) + T min]/2)- nombre de jours
La température virtuelle : critère de stabilité de l'air ( dynamique verticale, loi d'état des gazs parfaits, principe fondamental de la dynamique )
C'est la température que l'air sec doit atteindre pour qu'il ait la même masse volumique que celle de l'air humide à la même pression atmosphérique .
Tvm = T ( 1 + 0, 608r )
T :
température du point d'état ( température sous abri normalisé )
r : rapport de mélange
Soit Tvn, la température virtuelle de l'air considéré .
En appliquant le principe fondamental de la dynamique :
Somme des forces extérieures au système {
air } = ma
m : masse de l'air
a : accélération de l'air considéré .
Nous sommes dans le cas d'un dynamisme vertical, donc la projection des
forces dans un repère ( O, i,j,k )se fera uniquement sur la composante k
Ce qui donne ( pour aller plus vite )
a = [(p -pP)g] / pP
D'où
a = [g(Tvn-Tvm )] / Tvn
Si Tvm
< Tvn, l'air est stable
Si Tvm > Tvn, l'air est instable
Ce terme
regroupe tous les processus physiques favorisant le passage de l'eau de
l'état liquide à l'état de vapeur . Elle est exprimée particulièrement
en mm / jour comme pour montrer la quantité d'eau perdue sur une
surface de 1 m² et par jour .
Elle dépend de la température, de l'humidité, de l'insolation, du
rayonnement ( et de la vitesse du vent lorsque celui ci est supérieur à
1 m / s ).
ETP
= p.(0.46T + 8,13)
p = (100.W) / (12*365)
W : durée
d'ensoleillement ( en heure ) .
T : température moyenne journalière de l'air mesuré sous abri à 2m du
sol en °C .
Les calculs ( parce qu'il y a plusieurs moyens de déterminer
l'évapotranspiration ) sont beaucoup trop compliqués : ils ne seront
pas présents sur le site.
Ce paramètre est idéal pour connaître l'ampleur de la sécheresse et des
inondations quel que soit la saison : ainsi des précautions
nécessaires sont prises .
Pour simplifier les choses, voici un tableau récapitulatif ( Les
chiffres sont à titre indicatif ; une marge d'erreur de 1 à 2 mm est à
prévoir pour l'évapotranspiration ) : cliquez pour agrandir
Effets de la température sur le corps humain ( sensation de froid due au vent )
Le sentiment de froid se traduit par le fait que notre corps perd plus de chaleur qu'il n'en produit . D'où la notion de température équivalente : température qui permet de savoir ce que ressent la peau exposée aux effets combinés de la température de l'air et du vent .
La
répartition de l'énergie solaire arrivant sur l'équateur fait que
suivant les saisons, les régions subtropicales et les régions
tropicales enregistrent les températures les plus élevées ; en effet,
dans ces lattitudes, les continents sont plus nombreux, ce qui fait que
l'essentiel des vagues de chaleur se situe sur l'hémisphère Nord, d'où
le nom d'équateur thermique.
