Le climat : Introduction générale

La notion de climat.

 

Lors de leurs nombreux voyages, les anciens grecs avaient observé que les conditions atmosphériques, la faune et la flore changeaient en fonction de l'inclinaison des rayons du soleil. Le mot grec κλιμα (inclinaison) a dès lors donné sa racine au mot français "climat".

Mais cette notion n'a pas la même acceptation selon que l'on se place suivant le point de vue des géographes, des botanistes ou des météorologistes. Ainsi la notion de climat peut recevoir plusieurs définitions. C'est celle de Köppen(1) qui va être retenue car elle allie le point de vue du biologiste et du météorologiste : "Le climat est l'ensemble des conditions atmosphériques qui rendent un lieu de la surface terrestre plus ou moins habitable pour l'homme, les animaux et les plantes".
Quelque soit le point de vue utilisé, il y a trois idées qui interviennent dans la définition du climat : la localisation géographique, la notion de séries d'observations (durée et variabilité) et l'existence de nombreux éléments météorologiques ou non. Ces éléments sont les constituants du climat tandis que les facteurs climatiques sont les causes qui vont être à l'origine de la diversité des climats.
Ci dessous, nous examinerons plus en détail la notion d'échelle des climats, les éléments et les facteurs climatiques et introduisons les facteurs climatiques les plus importants.

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1 Köppen (1846 - 1940) climatologue allemand.

L'échelle spatiale.

Dans la notion de climat, on doit tenir compte de la situation géographique. Lors des mesures, on constate que certains éléments ont une variation locale très importante comme les précipitations dans un orage ou le changement de la température avec l'altitude en montagne.

On doit dès lors moduler la définition du climat selon l'échelle à laquelle on se place. Si on envisage le climat à l'échelle continentale on parlera de macroclimat qui s'étend sur des distances d'environ 100 à 10 000 km. C'est, par exemple, le climat de la Belgique, celui du Sahara, ou encore celui de l'Amérique du Nord. Le mésoclimat constitue l'échelle régionale ou locale allant de 1 à 100 km. Les climats de la Gaume et de la Fagne appartiennent à cette échelle. Le microclimat est l'échelle minimale allant de 0 à 1000 m. Le microclimat est par exemple le climat de votre jardin ou celui d'un parc public.

Le mésoclimat est souvent improprement nommé microclimat dans le langage courant. Le climat urbain, du Zwin, de la montagne Saint Pierre (près de Visé) ou de la Campine sablonneuse sont des exemples de mésoclimat. De même que chaque vallée constitue également un mésoclimat en soi car le climat dans une vallée se distingue nettement du climat que l'on observe sur les plateaux avoisinants. Le microclimat concerne les conditions strictement locales : par exemple une haie dans un champ va modifier les conditions de vent et de température dans son voisinage immédiat.

L'échelle temporelle.

Les conditions de temps que nous subissons varient régulièrement. D'heure en heure, de jour en jour, de semaine en semaine nous pouvons connaître des conditions très différentes. En peu de temps, nous pouvons passer d'un temps beau et sec à des conditions maussades et pluvieuses. Jacques Brel, dans "Le plat pays" le chantait : "Avec Frida la Blonde quand elle devient Margot".

La première variabilité que nous pouvons observer est celle occasionnée par la rotation de la terre. L'alternance du jour et de la nuit est à l'origine de la variation diurne de la température.

La deuxième variabilité à laquelle notre climat est soumis est la variabilité saisonnière. L'inclinaison des rayons du soleil n'est pas la même en été qu'en hiver, de même que la durée du jour et de la nuit change au cours des saisons. Il en résulte des températures plus basses en hiver qu'en été.
Pour le météorologiste les saisons ne coïncident pas avec les saisons astronomiques. En effet le maximum de chaleur ne se produit pas au moment du solstice d'été mais aux alentours de la mi-juillet. De même la période la plus froide de l'année n'a pas lieu au moment du solstice d'hiver mais vers le 15 janvier. Ce décalage est essentiellement dû à l'inertie thermique de l’océan et de l'atmosphère. Pour des raisons de commodité dans le calcul des statistiques climatologiques, on utilise le mois comme période de référence. Comme saison été, on va donc considérer les trois mois les plus chauds à savoir juin, juillet et août. Par le même cheminement d'esprit, les trois mois les plus froids - décembre, janvier et février - constitueront l'hiver. Le printemps et l'automne sont les deux trimestres entre l'hiver et l'été. Ce sont des périodes de transition entre les deux autres saisons.

Dans le passé le climat a connu de grands changements. C’est Agassiz(1) qui fut le premier à montrer que notre climat ne fut pas toujours le même que celui que nous connaissons maintenant. Il a démontré que nous avions connu des périodes beaucoup plus froides : les glaciations. D’autres recherches ont montré qu’il y a 125 millions d’années le climat était un peu plus chaud que maintenant.
Milankovitch(2) a attribué ces grandes modifications climatiques aux variations des paramètres astronomiques de la terre. La théorie astronomique de Milankovitch attribue les variations de climat aux variations de l’excentricité de l’orbite de la terre - l’orbite de la terre est une ellipse qui oscille entre quasiment un cercle et une ellipse un peu plus prononcée -, la précession des équinoxes - le périhélie (point de l’orbite terrestre qui est le plus proche du soleil) se déplace au cours du temps, et l’obliquité de l’écliptique - l’inclinaison de l’axe de rotation de la terre sur le plan de l’orbite terrestre est plus ou moins importante.
Cette théorie a été remise à l’honneur par le professeur Berger(3) qui a montré que les variations des paramètres astronomiques de notre planète modifient l’insolation reçue à une latitude donnée et explique ainsi les grandes phases de glaciation. Les périodes de ces paramètres sont respectivement de 100 000 ans pour l’excentricité, 41 000 ans pour l’obliquité de l’axe de la terre et plus ou moins 20 000 ans pour la précession de l’équinoxe. C’est ainsi que l’on peut prévoir un refroidissement dans 5 000 ans et une grande glaciation dans 60 000 ans(voir figure 1).

Figure 1 : paramètres astronomiques qui influencent
l’insolation aux hautes latitudes
http://www.ens-lsh.fr/geoconfluence/doc/transv/DevDur/DevdurScient2.htm

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1 Agassiz : naturaliste suisse 1807 -1873
2 Milankovitch : climatologue serbe 1879 - 1958
3 Berger : climatologue belge, professeur à l’UCL.

Les éléments du climat

Le climat est déterminé par un ensemble d'éléments physiques, chimiques et biologiques caractérisant principalement l'atmosphère d'un lieu.

Parmi les éléments climatiques, on va opérer une distinction entre les éléments météorologiques et les non-météorologiques. On va classer les éléments météorologiques en éléments permanents et ceux qui sont occasionnels. Les premiers sont constitués par la pression atmosphérique, la température, le degré hygrométrique de l'air, la vitesse et la direction du vent, la nébulosité, la transparence de l'air, le rayonnement du ciel et du sol. Les éléments accidentels sont les précipitations (neige, pluie, bruine, grêle, grésil) et les autres hydrométéores (brouillard, brune, rosée, givre, verglas).
Les éléments non-météorologiques se classent en trois groupes : physiques (degré d'ionisation de l'air, rayonnement cosmique, radioactivité, électricité atmosphérique), chimique (composition de l'air et des aérosols en suspension dans l’air) et biologiques (micro-organismes transportés dans l'air).
Chacun de ces éléments intervient de façon variable. Leur caractérisation statistique se fera dès lors non seulement par la moyenne ou la médiane mais également par leur domaine de variation.

Les facteurs du climat

 

Nous avons vu précédemment les éléments qui caractérisent le climat d’un lieu. Ils sont influencés par différents facteurs qui rendent le climat d’un endroit distinct d’un autre. Les facteurs agissent toujours en même temps et réagissent les uns sur les autres de façon très complexe.

Les causes qui sont à l’origine de la diversité des climats sont : l’énergie solaire, la nature de la surface terrestre et sa couverture, la circulation atmosphérique générale, les cycles de l’eau et le relief.

Tous ces facteurs interagissent pour former le système du climat dont le premier moteur est le rayonnement solaire. Cet équilibre est représenté par la figure ci-dessous ; elle montre qu’une modification dans le système peut avoir des conséquences dans toutes les interactions du système climatique (voir figure 2).

Figure 2 : Le système climatique de la Terre ne répond pas seulement aux changements dans l'atmosphère mais également à ceux des océans et des couches de glace, et sur de plus longues périodes, aux mouvements de la croûte de la Terre et même à l'évolution de la vie elle-même.
http://www.ace.mmu.ac.uk/eae/french/Figures/climate_system.html