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Climat, saisons et végétation dans l’Himalaya - Contexte
 
Le climat
 
Le climat est la combinaison de plusieurs phénomènes (par ex. les vents, les nuages, les précipitations) dans la basse atmosphère, qu’on appelle la troposphère, à un endroit et à une heure donnée. Le climat est causé par l'énergie solaire réchauffant la surface de la terre et l'atmosphère terrestre. Le climat dépend de différents éléments, notamment la latitude, l’orographie (étude du relief), la répartition terre/océan, la végétation naturelle, et de facteurs anthropo-géographiques. Les caractéristiques physiques du climat sont la température, la pression atmosphérique et l’humidité atmosphérique.  
 
The Earth's movement around the Sun
La Terre qui tourne autour du Soleil
Les saisons
 
La Terre tourne autour du Soleil en suivant une orbite elliptique. Un tour complet prend une année. Le Soleil occupe l'un des foyers de l'ellipse et l'orbite de la Terre autour du Soleil repose dans un plan imaginaire, l'écliptique. L’axe de rotation de la Terre est incliné de 23,5° par rapport à l’écliptique.

Pendant le mouvement de la Terre autour du Soleil, son axe de rotation ne change pas. Ainsi, l’hémisphère Nord est orientée vers le Soleil pendant les mois d’été, tandis qu’elle lui tourne le dos pendant l’hiver.

Ces conditions sont dues à la variation de l'angle d'inclinaison des rayons du Soleil par rapport à la surface de la Terre au cours d'une année. Pendant l’été, dans l’hémisphère Nord, l’angle d’incidence est élevé. Au cours de l’hiver, l’angle baisse et le Soleil se situe plus bas au-dessus de l’horizon. Par conséquent, le Soleil se lève plus tard et se couche plus tôt pendant les mois d’hiver dans l’hémisphère Nord. Les journées sont plus courtes et la faible isolation fait qu’elles sont froides. Telle est la situation dans l’hémisphère Nord. Simultanément, pendant l’hiver septentrional, le Soleil est élevé et les journées plus longues et chaudes dans l’hémisphère Sud. Quand c’est l’été dans l’hémisphère Nord, c’est l’hiver dans l’hémisphère Sud. Les saisons dans les hémisphères Nord et Sud sont inversées.

Le point auquel les rayons du Soleil frappent la surface de la Terre au bon angle oscille entre 23,5° N et 23,5° S au cours de l’année. Les variations climatiques saisonnières sont dues à l'inclinaison de 23,5° de la Terre. La distance de la Terre au Soleil joue un rôle négligeable. Les points de virage Nord et Sud du Soleil sont les Tropiques Nord et Sud, également connus sous le nom de Tropique du Cancer et de Tropique du Capricorne, respectivement.
 
 

Hémisphère Nord l'été Hémisphère Nord l'été
Hémisphère Sud l'été Hémisphère Sud l'été

 
 
Hémisphère Nord l'étéHémisphère Nord l'été
Hémisphère Sud l'étéHémisphère Sud l'été

 
 
Climate map of Himalayan region
Zones climatiques de l'Himalaya
Zones climatiques
 
La formation de différentes zones climatiques dans cette région est le résultat d’une forte coaction entre les mouvements de masses d’air et la structure superficielle de la Terre.

On remarquera particulièrement la baisse d’humidité au fur et à mesure que l’on se dirige vers le Nord et l’Ouest. L’humidité est un facteur élémentaire pour la définition d’une zone climatique spécifique.

Tous les niveaux d’humidité sont représentés dans la région himalayenne. Le Sud-Est est essentiellement humide et semi-humide, avec 6 à 12 mois de pluie par an. Plus au Nord et à l’Ouest, le climat devient plus sec, avec de grandes zones semi-arides. Les déserts arides se trouvent au nord de la chaîne de montagnes himalayenne.

Les zones climatiques sont déterminées en fonction de la répartition Terre-Océan, de l’orographie, des courants atmosphériques et océaniques, ainsi de suite. La mousson d’été a une énorme influence sur le climat dans la région de l’Asie du Sud et du Sud-Est.
 
 
Intertropical convergence
Zone de convergence intertropicale
ZCIT (Zone de convergence intertropicale)
 
La zone de convergence intertropicale se situe près de l’équateur. La masse d’air est réchauffée et par conséquent s’élève. Une basse pression thermique se forme sous la masse d'air chaud. Les alizés humides du nord-est dans l’hémisphère Nord et les alizés du sud-est dans l’hémisphère Sud convergent. Sous le flux des alizés, la masse d’air se réchauffe et remonte. À cause de la très forte humidité de l'air et de la très haute température, la masse d'air ascendante entraîne la formation de cumulonimbus en hauteur. Ces nuages sont beaucoup plus gros et épais que les cumulus de beau temps. Le haut d'un cumulonimbus peut atteindre une hauteur de 12 000 mètres. La formation de ces cumulonimbus se traduit par des orages et de fortes précipitations.

La position de la CIT dépend des saisons. La CIT se déplace avec le zénith du Soleil, de 20° N à 20° S. Elle peut toutefois de déplacer au-delà de ces latitudes, en partie à cause de la circulation des alizés. La position de la ZCIT correspond à l’équateur météorologique.
 
 
Trade wind circulation
Alizés
Alizés
 
Des vents d’une vitesse moyenne de 20 km/h soufflent constamment vers l’Ouest le long des flancs équatoriaux de la zone subtropicale de haute pression. Sur la terre et au début de leur course océanique, ces vents sont essentiellement secs, comme le Harmattan dans l’Ouest de l’Afrique. Pendant leur passage sur l'océan, ils se chargent de grandes quantités de vapeurs d'eau qui, en rencontrant les barrières montagneuses, donnent naissance à d'énormes nuages et des précipitations.

Le long de l’équateur, les alizés Nord-Est et Sud-Est convergent dans une zone de basse pression. Lorsque le soleil est au zénith et que le réchauffement du sol est plus prononcé, les masses d'air convergentes remontent et forment des cumulonimbus chargés d'humidité. L'ascension des masses d'air chaud à l'équateur est équilibrée par une chute dans les zones des tropiques qui bouclent le cercle (voir le schéma sur la convergence intertropicale)

Force de Coriolis

La force de Coriolis est le résultat de la rotation de la Terre. Les masses d’air sont systématiquement redirigées vers la droite de l’hémisphère Nord et la gauche de l’hémisphère Sud, si l’on regarde depuis l’équateur. La force de Coriolis à l’équateur est de zéro. Elle augmente au fur et à mesure qu’elle se rapproche des pôles car la vitesse rotationnelle de la Terre diminue depuis l’équateur en direction des pôles, passant de 1674 km/h à 0 km/h.
 
 
Indian Monsoon
Mousson indienne
Mousson indienne
 
La mousson est un courant aérien alternant avec les saisons, présentant une déflection de plus de 120°. La plus connue et la plus importante mousson est la mousson d’été (vent soufflant du Sud-Ouest), en Asie du Sud. De mai à septembre, des pluies diluviennes s’abattent sur le continent.

Les courants aériens des alizés du Sud-Est sont détournés par la force de Coriolis en direction de l’Ouest quand ils traversent l’équateur et circulent vers le sous-continent indien. Ceci s’explique par les différences thermiques entre la surface de la terre et la surface de la mer. Les masses continentales chauffent plus vite que l’eau. L’air au-dessus de la terre s’élève et génère une zone de faible pression dans laquelle circule l’air en provenance de l’équateur. La mousson traverse l’océan Indien, en direction de l’Asie du Sud, en absorbant une grande quantité d’eau. Elle commence à s’élever lorsqu’elle survole une masse continentale chaude. Lorsqu’elle s’élève, l’air refroidit, d’épais nuages se forment et la pluie de mousson commence à tomber.

La chaîne de l’Himalaya forme une barrière naturelle pour la mousson, que les courants aériens ne peuvent surmonter. Les parties méridionales de la région sont sujettes à une importante pluviosité, tandis que les parties Nord sont extrêmement sèches.

De décembre à février, la mousson d’hiver (vent soufflant du Nord-Est) est prédominante. Il s’agit d’une masse d’air sèche et très froide. La partie sud-est de l’Inde enregistre les plus fortes précipitations durant les mois de décembre à février, car la mousson d’hiver traverse la Baie du Bengale.

Les précipitations varient entre 2 000-4 000 mm par an sur la côte ouest de l’Inde à seulement 200 mm par an dans le désert de Thar. La ville de Cherrapunji, dans les montagnes Khasi, mérite d’être mentionnée avec ses précipitations supérieures à 10 000 mm par an, qui en font la ville la plus pluvieuse du monde.
 
 
NDVI
 
L’indice de végétation par différence normalisée (IVDN), qui est apparenté à la fraction du rayonnement photo-synthétiquement absorbé, se calcule à partir des bandes du visible rouge et du proche infrarouge. La végétation saine montre une rapide augmentation de la réflectance à 0,7 µm (proche infrarouge), tandis que les sols, selon leurs propriétés, affichent une augmentation linéaire. Plus la chlorophylle est active, plus l’augmentation de la réflectance est nette dans le proche infrarouge à 0,7 - 1 µm. Ceci permet de classifier la vitalité et l’intensité de la végétation. La normalisation (par quotientiation) réduit les influences topographiques et atmosphériques et permet l’observation de vastes zones.

La formule de calcul de l’IVDN LANDSAT est : (canal4 - canal3) / (canal4 + canal3).

Soit
NDVI = proche infrarouge - rouge
proche infrarouge + rouge

 
 
MSG, Meteosat Second Generation artistic view
Meteosat Second Generation artistic view
Satellites météorologiques
 
Les satellites météorologiques utilisés pour les observations météo fonctionnent sur orbite polaire ou équatoriale. Ils mesurent la réflexion et le rayonnement provenant de la surface terrestre. La réflexion et le rayonnement (infrarouge) peuvent être interprétés pour obtenir des informations sur la formation des nuages, la température et la quantité de vapeur d’eau dans l’atmosphère. Une attention particulière est prêtée à la détection précoce des ouragans et des orages. Grâce aux rayonnements, il est possible de mesurer les températures de films d'air et de la surface de la Terre. Il est donc également possible de déterminer l’altitude des nuages. Même la nuit, la répartition des nuages peut être observée en mesurant le rayonnement infrarouge.

Météosat

  • Météosat Première génération
  • Résolution spatiale
  • Lumière visible (VIS) 2,5 km
  • Infrarouge (IR) 5 km
  • Canaux spectraux
  • 1: 0.50 - 0.90 µm lumière visible
  • 2: 5.70 - 7.10 µm vapeur d’eau
  • 3: 10.50 - 12.50 µm infrarouge thermique
  • Distance de la Terre 36 000 km
  • Fréquence des acquisitions : 30 minutes
  • Données acquises depuis 1978
Lumière visible: Le canal VIS fonctionne dans le spectre visible. Il mesure le rayonnement solaire réfléchi par l'atmosphère et la surface de la Terre. Les nuages d’eau et de glace ressortent nettement en raison de leurs fortes propriétés réflectives. La neige et la glace ont évidemment une réflectance similaire. La réflectance de la surface de l'eau dépend fortement de la direction de l'enregistrement et des conditions de la surf.

Vapeur d'eau: Le canal vapeur d’eau opère dans la zone d’absorption de vapeur (5,7 - 7,1 µm, moyen infrarouge). De par la puissance d’absorption dans cette plage de longueur d’onde, les valeurs enregistrées sont essentiellement apparentées à la troposphère moyenne et supérieure. L'absorption atmosphérique du moyen infrarouge est en fait tellement forte que pratiquement aucun rayonnement ne peut atteindre la surface de la Terre. Il ne reste donc aucun rayonnement à la surface de la Terre qui apparaît comme « invisible ».

Même dans les zones sans nuage, il existe des champs de vapeur d’eau dans l’atmosphère supérieure, susceptibles au final de former des nuages et d’entraîner des précipitations. Les images sont généralement de plus faible résolution que les images infrarouges, mais sont disponibles de jour comme de nuit, ce qui est un avantage sur l’imagerie dans le visible. La vapeur d’eau est visible le jour et la nuit, car le moyen infrarouge est émis en permanence et ne dépend pas du rayonnement solaire direct. L'utilité des images est réduite par le fait que la teneur en vapeur d'eau de " bas niveau " est souvent très importante pour la formation de nuages et de précipitations. La nature de « haut niveau » des images peut empêcher d’identifier d’importantes variations de la vapeur d’eau à des niveaux inférieurs.

Infrarouge thermique: Le canal infrarouge thermique opère dans une bande spectrale à faible absorption de gaz à l'état de trace. Il est ainsi possible de mesurer les grandes longueurs d'onde des rayonnements de la surface de la Terre et de la surface des nuages La différentiation des nuages est très bonne en raison de leurs basses températures par rapport aux températures à la surface de la Terre. Les difficultés apparaissent avec les nuages bas et les champs de neige et de glace, susceptibles d’afficher de basses températures similaires à celles des nuages glacés.

Météosat Seconde génération

Seconde génération (MSG), également appelé Météosat 8, est désormais opérationnel. Ses caractéristiques techniques sont améliorées. MSG génèrera une imagerie multispectrale de la surface terrestre et des systèmes nuageux à des intervalles deux fois plus courts (toutes les 15 minutes et non plus toutes les demi-heures) que les satellites Météosat actuels, et sur un plus grand nombre de canaux spectraux (douze au lieu de trois pour Météosat). La résolution géométrique sera également largement améliorée (1 km pour le canal visible haute résolution et 3 km pour les autres).

Huit des canaux seront dans la longueur d’onde « infrarouge thermique », transmettant, entre autres, un flux permanent d’informations sur la température des nuages, des sols et de la surface des mers et des océans. Utilisant des canaux capables d’absorber l’ozone, la vapeur d’eau et le dioxyde de carbone, MSG permettra également aux météorologues d’analyser les caractéristiques des masses d’air atmosphérique, offrant la possibilité de reconstruire une vue tridimensionnelle de l’atmosphère. Deux des huit canaux infrarouges sont désormais publiés sur la page d’accueil d’Eumetsat. capacités actuelles de Météosat seront maintenues.

Source: EUMETSAT
 
 

 


Introduction
Exercices
Feuille de travailExercices manuelsÉtude de la vapeur d’eau dans l’atmosphèreLa mousson d’été et ses inondations
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