Convection et météo

La convection est un terme que vous entendrez souvent en météorologie. En météorologie, elle décrit le transport vertical de chaleur et d'humidité dans l'atmosphère, généralement d'une zone plus chaude (la surface) vers une zone plus froide (en altitude).

De votre cuisine à l'air libre

Avant de nous pencher sur la convection atmosphérique, prenons un exemple qui vous est peut-être plus familier : une casserole d'eau en ébullition. Lorsque l'eau bout, l'eau chaude qui se trouve au fond de la casserole remonte à la surface, ce qui entraîne la formation de bulles d'eau chauffée et parfois de vapeur à la surface. C'est la même chose avec la convection dans l'air, sauf que l'air (un fluide) remplace l'eau.

Étapes du processus de convection

Le processus de convection commence au lever du soleil et se déroule comme suit :

1. Le rayonnement solaire frappe le sol et le réchauffe.
2. À mesure que la température du sol augmente, elle réchauffe la couche d'air située directement au-dessus d'elle par conduction (transfert de chaleur d'une substance à une autre).
3. Étant donné que les surfaces stériles telles que le sable, les rochers et les chaussées se réchauffent plus rapidement que les sols recouverts d'eau ou de végétation, l'air à la surface et près de la surface se réchauffe de manière inégale. En conséquence, certaines poches se réchauffent plus rapidement que d'autres.
4. Les poches qui se réchauffent plus rapidement deviennent moins denses que l'air plus frais qui les entoure et commencent à s'élever. Ces colonnes ou courants d'air ascendants sont appelés "courants thermiques". Lorsque l'air s'élève, la chaleur et l'humidité sont transportées vers le haut (verticalement) de l'atmosphère. Plus le réchauffement de la surface est important, plus la convection est forte et s'étend vers le haut de l'atmosphère. (C'est pourquoi la convection est particulièrement active lors des chaudes après-midi d'été).

Une fois que le processus principal de convection est terminé, plusieurs scénarios peuvent se produire, chacun formant un type de temps différent. Le terme "convectif" est souvent ajouté à leur nom car la convection "démarre" leur développement.

Nuages de convection

À mesure que la convection se poursuit, l'air se refroidit en atteignant des pressions atmosphériques plus basses et peut atteindre le point où la vapeur d'eau qu'il contient se condense et forme (vous l'avez deviné) un cumulus à son sommet ! Si l'air contient beaucoup d'humidité et est très chaud, il continuera à croître verticalement et deviendra un cumulus dominant ou un cumulonimbus.

Les cumulus, les cumulus bourgeonnants, les cumulonimbus et les altocumulus Castellanus sont tous des formes visibles de convection. Ce sont également des exemples de convection "humide" (convection où l'excès de vapeur d'eau dans l'air ascendant se condense pour former un nuage). La convection qui se produit sans formation de nuages est appelée convection "sèche". Parmi les exemples de convection sèche, on peut citer la convection qui se produit les jours ensoleillés lorsque l'air est sec, ou la convection qui se produit en début de journée avant que le chauffage ne soit suffisamment fort pour former des nuages.

Précipitations de convection

Si les nuages convectifs contiennent suffisamment de gouttelettes, ils produisent des précipitations convectives. Contrairement aux précipitations non convectives (qui se produisent lorsque l'air est soulevé par la force), les précipitations convectives nécessitent de l'instabilité, ou la capacité de l'air à continuer à s'élever de lui-même. Elles sont associées à des éclairs, au tonnerre et à de fortes pluies. Les précipitations non convectives sont moins intenses, mais durent plus longtemps et produisent des pluies plus régulières.

Vents de convection

Tout l'air qui s'élève par convection doit être compensé par une quantité égale d'air qui s'enfonce ailleurs. Au fur et à mesure que l'air chauffé s'élève, de l'air provenant d'un autre endroit s'écoule pour le remplacer. Ce mouvement d'équilibre de l'air est perçu comme un vent. Vient de foehn et les brises de mer sont des exemples de vents convectifs.

La convection nous refroidit

Outre la création des phénomènes météorologiques susmentionnés, la convection a une autre fonction : elle élimine l'excès de chaleur de la surface de la terre. Sans elle, il a été calculé que la température moyenne de l'air à la surface de la terre serait d'environ 50° C au lieu des 15° C actuels.