La température et

l'humidité relative

La température et l'humidité relative représentent 10 % de la prévision météorologique ; ainsi un cours sur la température et l'humidité relative était nécessaire ; tout d'abord une définition de la température puis je vous dirai comment mesurer la température accompagnée de quelques records de mesures de température ;
ensuite je ferai la transition entre la température et l'humidité relative avant d'entamer un cours très important sur l'humidité relative .

1 ) La température  
a ) Définition  
b ) Comment mesurer la température ? ( thermometre de Galilée, thermomètre crécelle, thermomètre à minima et à maxima )

c ) Quelques records de mesure de température .
2 ) L'humidité relative
a ) Définition  
3 ) Comment mesurer l'humidité relative ?

4 ) L'humidex ou indice de confort 

5 ) Le degré jour

6 ) La température virtuelle : critère de stabilité de l'air ( dynamique verticale, loi d'état des gazs parfaits, principe fondamental de la dynamique )

7 ) L'évapotranspiration

8 ) Effets de la température sur le corps humain ( sensation de froid due au vent )

9 ) L'équateur thermique

1 ) La température
a ) Définition
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 1°C = 273,15 K .

Il ne reste plus qu'à mesurer la température .

b ) Comment mesurer la température ?
Il existe 3 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

Vous en avez un exemple ici .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

c ) 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

2 ) L'humidité relative
a ) 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 aborbée, 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 .

b ) 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 :
 

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 .

4 )L'humidex ou indice de confort ( noté H )

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 ; sensation agréable .

Entre 30 et 39 : risque moyen de malaise .

Entre 40 et 45 : risque fort de malaise .

Au delà de 46 : risque maximal de malaise .

5 ) Le degré jour

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

6 ) La température virtuelle ( Tvm ): critère de stabilité de l'air ( dynamique verticale, loi d'état des gazs parfait, 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 repere ( 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  

7 ) L'évapotranspiration ( notée ETP )

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 ; je ne les mettrais pas sur ce site .

Ce paramètre est idéal pour connaitre l'ampleur de la sécheresse et des inondations  quel que soit la saison : ainsi des précautions nécessaires sont prises .

Pous 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 )

8 ) 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 .

Pour tout ce qui est calcul et tableau récapitulatif, je vous conseille d'aller sur le site Météomédia .

9 ) L'équateur thermique

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 . 

 
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