FAQ du site du LMD

Ouvrages de base :

1. Consulter la librairie de MétéoFrance http://www.meteofrance.com/FR/pedagogie/librairie/index.jsp par exemple: "Le point sur les cyclones tropicaux" Météo-France, Connaissance de la météorologie n°5, Paris - 1996 - 24 p.

2. ANTHES R.A. : Tropical Cyclones, their evolution, structures and effects

3. KESSLER P. : Thunderstorm morphology and dynamis. University of Oklahoma Press, 1986

4. COTTON WR and ANTHES R.A. : Storma and Cloud Dynamics. Academic Press, 89

5. Le hors-série de Pour la Science "L'Atmosphère", Juin 1996

6. La revue du Palais de la découverte, volume 26, numéro 256, mars 1998,
   "Tempêtes Tropicales et Ouragans" de Michel Hontarrède et France-Line Galli, p 29-42

Les sites Web:

• le site de Kerry Emanuel: http://www-paoc.mit.edu/~emanuel/home.html

• http://typhoon.atmos.colostate.edu/ Ce groupe (Fort Collins, Colorado State University) fait de la prédiction saisonnière.

• http://www.bbsr.edu/rpi/ Risk Prediction Initiative

• http://www.aoml.noaa.gov/hrd/nhurr97/MODELS.HTM

Pour des raisons évidentes, ces sites, et les articles et livres donnés en référence, traitent surtout des cyclones du secteur Atlantique-Caraïbes (avec quelques sources sur les cyclones qui affectent Hawaii).

Pour les autres secteurs, notez les catastrophes survenues au Bangladesh (mais on arrive mieux aujourd'hui à alerter la population qu'en 1970), et récemment dans l'état d'Orissa de l'Inde.

Pour le secteur qui va du Pacifique au Golfe Persique, la marine américaine maintient un site partiellement public qui contient des informations intéressantes :
http://www.yoko.npmoc.navy.mil/

Le problème de la modélisation numérique déterministe: pour suivre le développement et le déplacement d'un cyclone, il faut une maille assez fine : 20 km ou plus petite; mais en même temps le phénomène s'étend sur des centaines de km, voire 1000 ou plus. Et la représentation des processus de condensation - donc de dégagement de chaleur latente - reste délicate.

En ordre de grandeur, l'énergie dégagée dans le cyclone peut être estimée en considérant justement la chaleur latente de condensation qui correspond au total des précipitations. Alors si on suppose assez de condensation pour faire pleuvoir 1 mètre d'eau sur 10.000 km carrés en 5 jours, animant des vents puissant au passage - ça fait pas mal de joules - ou de Watts pendant ces 430.000 secondes.

• Les nuages lenticulaires sont plus fréquents en montagne qu'au bord de la mer. Ils sont causés par une onde stationnaire. Des explications se trouvent dans le calendrier EMS-SMF de 2000 ou 2001 qu'on peut acheter à SMF 137 rue de l'Université (7ème).
• Les nuages lenticulaires sont des nuages d'onde, qui se forment lorsque de l'air humide est soulevé dans la partie ascendante de l'onde, lorsque l'air soulevé se refroidit et que l'eau qu'il contient se condense sous forme de goutelettes ou de cristaux de glace. Inversement, lorsque l'air redescend sur l'autre flanc de l'onde, il se réchauffe et les goutelettes s'évaporent. Les nuages lenticulaires les plus connus, parce qu'observables plus fréquemment, sont ceux qui se produisent au niveau d'ondes stationnaires, elles-mêmes liées généralement au relief. Ces nuages apparaissent donc stationnaires, mais l'air et l'eau qu'ils contiennent sont en perpétuel renouvellement. Un exemple célèbre est "l'ane du Mont Blanc", nuage lenticulaire qui coiffe fréquemment le Mont Blanc. Un autre est la "nappe" de la montagne de la Table, à côté de la ville du Cap, en Afrique du Sud. Près des côtes, surtout lorsqu'elles présentent un certain relief, les vents en provenance de la mer sont forcés à monter, et il se produit des ondes (qui sont d'ailleurs utilisées par les adeptes du vol stationnaire en deltaplane ou autre, et par les mouettes) qui peuvent donner lieu à des nuages d'ondes. En montagne, les ondes formées sur les reliefs ne se limitent pas à l'onde située juste au-dessus du sommet d'une montagne, un "train d'ondes" se forme et peut donner lieu à une série de nuages lenticulaires, au sommet de chaque onde. Un autre type de nuage lenticulaire s'observe fréquemment au-dessus de nuages à fort développement vertical, comme les cumulus congestus ou les cumulonimbus. Ce nuage, qui prend l'aspect d'un "chapeau" du nuage principal, est nommé "Pileus".

Robert Kandel traite cette question - parmi bien d'autres - dans mon ouvrage de vulgarisation "Les Eaux du Ciel" paru en 1998 (Hachette-Littératures, collection Sciences). L'ouvrage sera difficile pour les élèves de 5ème, mais accessible aux élèves intéressés (au moins en cycle S) à partir de la seconde.

Dans le cycle de l'eau, une molécule H2O passe en moyenne seulement une dizaine de jours dans l'atmosphère. Les gouttes qui tombent en pluie sur les continents se divisent ensuite entre évaporation ou (c'est-à-dire retour direct à l'atmosphère), infiltration et ruissellement. Ce qui part en ruissellement passe en moyenne 18 jours dans les rivières avant d'atteindre la mer. L'eau qui s'infiltre dans le sol peut soit être pompée par les plantes et retourner rapidement à l'atmosphère par évapotranspiration, soit passer dans l'humidité du sol pour y rester plusieurs mois, soit dans les nappes plus profondes où elle peut rester des siècles ou des millénaires. La neige qui tombe sur les glaciers peut y rester des décennies, celle qui tombe sur les calottes glaciaires polaires des dizaines et centaines de millénaires. Une goutte d'eau dans l'océan peut y rester peu de temps en surface, mais des siècles et des millénaires en profondeur. Et l'eau entraînée dans les fosses de subduction au fond des océans peut rester des millions d'années avant de ressortir dans l'activité volcanique.

Non, la Lune n'a pas, sauf à des échéances tres longue (voir plus bas) d'inflence significative sur la météorologie ou le climat. L'affirmation, souvent entendue, suivant laquelle les changements de temps coincideraient avec les changements de phase de la Lune, est facilement contredite par le fait que les seconds sont synchrones sur toute la Terre, tandis que les premiers ne le sont pas.
On pourrait concevoir que les marées, principalement dues à la Lune, ou l'augmentation de rayonnement pendant les périodes de pleine Lune, puissent influencer la météorologie. Sauf peut-etre en ce qui concerne les marées (et uniquement au voisinage des cotes), aucune influence de ce genre n'a été observée.
A tres longue échéance (centaines de milliers d'années au moins), la situation est tres différente. L'astronome Jacques Laskar a montré que la présence de la Lune a probablement stabilisé l'axe de rotation de la Terre qui, en l'absence de la Lune, aurait oscillé sous l'influence des effets gravitationnels du Soleil et des autres planetes. La présence de la Lune a donc probablement empeché des variations majeures du climat, aux cotés desquelles les glaciations du quaternaire ne seraient que des détails. On peut imaginer que ces variations du climat, si elles avaient eu lieu, auraient elles-mêmes empêché, ou au moins fortement modifié, l'évolution biologique. De ce point de vue, la présence de la Lune a probablement eu un effet majeur, peut-être même sur l'apparition de l'homme.

O. Talagrand

Il faut s'adresser à Météo-France.

Voir la page dédiée sur le site de Météo-France.

On peut se procurer sur le site de Météo-France un CD sur le climat de la France (38.10 euros) . Ce CD ROM regroupe des cartes, graphiques et tableaux climatologiques obtenus à partir de 30 ans de mesures de paramètres météorologiques (température, vent, ...) pour 113 stations d'observation en France métropolitaine.

Le CD-ROM vous permettra :

• De consulter certains paramètres des stations françaises

Exemple de Cap Béar :

> Tableau des précipitations
> Graphique de la rose de vents
> Graphique des températures
> Graphique des phénomènes météorologiques
> Tableau des phénomènes météorologiques

De faire des recherches interactives concernant les paramètres météorologiques

Ce dont vous parlez là, ce sont des systèmes structurés d'orages. Tous les orages ne sont pas organisés en systèmes, loin de là.

Strictement parlant, un orage est un système nuageux accompagné d'éclairs. Dans la pratique, les orages sont principalement (sinon uniquement) des cumulonimbus, c'est-à-dire des colonnes convectives s'élevant suffisamment haut pour que l'eau y soit sous forme de glace; selon les latitudes, les cumulonimbus s'élèvent jusqu'à 10 à 15 km. Un orage isolé, c'est un cumulonimbus tout seul. Les cellules et autres lignes de grains sont des systèmes de cumulonimbus plus ou moins organisés.

Sous les latitudes moyennes, les orages sont le plus souvent isolés. Quelle est la proportion d'orages isolés sous les tropiques ? Je l'ignore; cependant, j'imagine mal qu'un orage isolé puisse vaincre l'inhibition convective considérable qui existe dans les régions continentales tropicales : seules les lignes de grains ou autres supercellules sont susceptibles de vaincre cette inhibition grâce au front de rafales qu'elles engendrent. Pour les régions tropicales océaniques, en revanche, un orage isolé me semble tout a fait possible. Mais, encore une fois, je ne connais pas leur proportion.

Mon langage vous semble certainement un peu hermétique; mais vous pouvez trouver des explication très claires et détaillées dans l'ouvrage de Frank ROUX :

      LES ORAGES
           Météorologie des grains, de la grêle et des éclairs.
           Editions Payot, 1991; collection "Documents Payot"

Les cyclones ne sont pas des orages; par contre, les cyclones contiennent de nombreux orages.

Un cyclone est une énorme structure (3000 a 5000 km de diamètre) en rotation, dont la vitesse angulaire croit en s'approchant du centre. La partie centrale est constituée d'un oeil (diamètre : environ 10 ou 20 km), entouré d'un mur de cumulonimbus. Au delà de ce mur, les colonnes convectives se répartissent en "bras" s'enroulant autour du coeur.

Pour avoir des informations passionnantes sur les cyclones et même trouver des modèles de cyclones utilisables sur n'importe quel ordinateur disposant du langage Fortran, aller sur le site Web :
http://www-paoc.mit.edu/~emanuel/home.html

Vous y trouverez aussi des modèles de convection profonde; mais ceux-ci sont plus délicats à manier (au bas mot, un an de travail).

La formation et l'activation des orages dépendent essentiellement de la présence de conditions favorables pour vaincre l'inhibition convective dans la basse troposphère (vers 1000 ou 2000 m) et de la présence d'air froid dans la moyenne troposphère (entre 2000 et 6000 m ou 10000m). Ce qui se passe dans la haute troposphère intervient peu. En revanche, une fois la convection profonde amorcée, comme la convection a pour effet de chauffer la troposphère,

Le processus ne pourra continuer que si la chaleur est évacuée de la moitié supérieure de la troposphère : c'est là que les jets d'altitudes peuvent jouer un rôle. De fait, les lignes de grains, super cellules et autres gros systèmes convectifs dont la durée de vie excède la journée n'existent que là où existent des jets d'altitude (le cas des cyclones est à part).
Je termine en vous signalant un ouvrage de base de météorologie qui, sans répondre vraiment à vos questions, permet d'en préciser le cadre :

          Météorologie Générale
          Triplet et Roche
          Editions : Météo-France; 1996

• La fonte des GLACIERS, qui sont posés sur la Terre, entraîne une augmentation du niveau des mers. Actuellement les estimations sont d'environ 70m. Par contre la fonte de la GLACE DE MER, qui flotte sur l'océan n'entraîne pas de changement du niveau des mers par application directe du principe d'Archimède (et si on suppose que la température de l'océan ne change pas). On peut vérifier ça avec un glaçon qui fond alors qu'il flotte dans un verre: le niveau d'eau dans le verre ne sera pas changé. Par contre, si un glaçon suspendu au-dessus d'un verre fond, le niveau monte.
  Finalement, il faut savoir qu'à l'échelle de quelques dizaines d'années, la variation prévue du niveau des mers sera principalement due à l'expansion thermique dû à l'augmentation de la température moyenne de l'océan.
• Je peux ajouter que le Groenland à lui seul représente 6 mètres d'élévation du niveau de la mer, de même que la West Antarctic Ice sheet (Calotte glaciaire de l'Antarctique occidental en français ?) dont on pensait qu'elle pouvait être assez instable. Les risques d'une fonte massive de ces deux régions sont écartés à l'échéance d'un siècle. Si le réchauffement climatique n'est pas endigué ou s'il est stabilisé à +5-6°C sur le Groenland, on table sur une fonte totale ou du moitié du Groenland à échéance de 5 siècles.
  A noter que le niveau de la mer était plus haut d'environ 1 mètre lors du dernier interglaciaire avec probablement une forte contribution du Groenland. On peut maintenant mesurer assez précisément le volume des glaces avec de l'altimétrie sur avion ou par satellite. A noter un amincissement probable des régions périphériques du Groenland, mais avec des répercussions très faibles sur le niveau de la mer. Pour finir, il faut savoir que l'élévation du niveau de la mer est principalement due à l'expansion thermique des océans.
  Vous pourrez bientôt vous procurer le prochain rapport d'évaluation de l'IPCC où ces questions sont abordées.

Le réchauffement attendu (et en partie déjà observé) correspond au renforcement de l'effet de serre, c'est-à-dire à l'augmentation de l'opacité infrarouge de l'atmosphère par les émissions de CO2 et d'autres gaz polyatomiques, ce qui fait que l'évacuation de la chaleur d'origine solaire exige des températures plus élevées dans les basses couches atmosphériques et à la surface.
Lisez mon livre "L'Incertitude des climats" (R. Kandel, Hachette - Pluriel, 1998), disponible à la bibliothèqe. -- il existe énormément d'informations aussi sur internet, et dans de nombreux articles.
En ce qui concerne la chaleur d'origine fossile solaire (hydrocarbures et charbon) ou stellaire (nucléaire), voire d'origine solaire différée (hydroélectricité, éoliennes, etc. ), dissipée plus ou moins directement par les activités humaines, à l'échelle de la planète, elle reste très faible à côté des flux d'origine solaire : 240 W/M2, donc 1,2 10**17 W pour la planète. A côté de cela, même si 6 milliards d'humains "consommaient" donc dissipaient 20 kW chacun, et on est encore loin du compte, cela ne ferait que 1,2 10**14 W, donc mille fois moins. Toutefois, à l'échelle des régions industrialisées et des villes, surtout en hiver lorsqu'on chauffe beaucoup, la part de la dissipation de l'énergie industrielle, des transports ou de chauffage n'est plus négligeable, ces flux pouvant atteindre quelques centaines de W/m2. L'île de chaleur de Paris ne cesse par conséquent de se renforcer depuis plus d'un siècle, c'est-à-dire la différence de température entre Paris-Montsouris et - mettons - Rambouillet - va en augmentant, ceci s'ajoutant au réchauffement général.
Noter qu'à côté de ces flux, le flux de chaleur interne de la Terre (radioactivité naturelle + chaleur fossile de la contraction gravitationelle de formation) représente à peu près 0,1 W/m2, soit 5 10***13 W pour la planète, faible par rapport aux flux d'origine solaire ainsi q'aux perturbations de ces flux par le renforcement anthropique de l'effet de serre et de l'effet parasol.

Robert Kandel:

La Météo Nationale a développé des pages documentation pour les TPE à l'adresse suivante:

http://www.meteo.fr/meteonet/decouvr/education/doctpe.htm

Le CNRS a également un dossier consacré au climat (et au réchauffement climatique) à l'URL suivant:

http://www.cnrs.fr/dossiers/dosclim/index.htm

Je vous recommande également mes livres:

• " L'Incertitude des climats," chez Hachette, collection Pluriel , 1998
• " Les Eaux du ciel", chez Hachette, collection Sciences, 1998
• " Le Devenir des climats, Hachette, 1995

Pour le réchauffement planétaire, vous pouvez consulter mon "Que sais-je?" sur "Le réchauffement climatique", paru en octobre 2002, mais méfiez-vous des erreurs (facteur 10) dans certains chiffres pages 26 et 27 ; et en bas de la page 119, il s'agit de tonnes (et non de Mt) par personne !

Vous trouverez des informations en abondance sur internet par une recherche Google ou autre, vous pouvez également consulter mon dossier http://www.futura-sciences.com/decouvrir/c/robert_kandel.php qui contient quelques schémas qui peuvent vous être utiles pour votre oral.

Méfiez-vous d'expériences "simples", ce n'est jamais simple, et de toute façon il ne faut prendre trop à la lettre l'analogie entre les serres de jardin et l'effet de serre planétaire.