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Avril 2006

... Il fait plus froid en altitude ?

Bien sûr, en haut du Mont Blanc il fait plus frisquet qu'au bord de la mer à Cannes. Mais pourquoi ?

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Beaucoup de gens pourraient se dire : logiquement, plus on monte et plus on se rapproche du soleil : il devrait donc faire plus chaud ! Ce n'est bien sûr pas le cas : à 8000 m, il peut faire -30°C, et de nombreux alpinistes ont eu des doigts gelés ou sont morts de froid.

Photo © Stephane NOVI
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Cette première idée reçue est donc totalement erronée : l'atmosphère est transparente au rayonnement solaire, qui la traverse sans la réchauffer. L'atmosphère, qui n'est donc pas réchauffée par le soleil, l'est en fait par l'induction thermique de la Terre. Ce qui explique pourquoi les couches les plus éloignées sont aussi les plus froides.

Une histoire de pression

Mais là, votre bon sens revient à la charge : comme vous savez que l'air chaud a tendance à monter, il devrait se produire un mouvement d'uniformisation de la chaleur. D'ailleurs, dans votre maison, même avec un plancher chauffant vous n'avez pas les oreilles gelées !

Allez, on vous donne la solution : c'est l'exposant adiabatique de l'air qui entraîne son refroidissement. Qu'est-ce que c'est ? Il s'agit tout simplement de la transformation d'un gaz sans échange de chaleur. La pression atmosphérique diminue en effet avec l'altitude. Au niveau de la mer, elle est d'environ 1013 hPa, et moitié moins à 5500 m d'altitude. Au fur et à mesure qu'il monte, l'air se dilate pour conserver le même volume et ce cela qui lui coûte de la chaleur (détente adiabatique). On perd ainsi 1°C environ tous les 100 m.

La température des couches atmosphériques selon leur altitude : alors qu'elle diminue dans la troposphère, elle réaugmente dans la stratosphère. Photo © Qualitair

Les inversions de température

Il existe toutefois des exceptions. L'été, lorsqu'il fait beau temps, il vous est arrivé de siroter tranquillement un café sur une terrasse à Chamonix (2 000 m d'altitude), alors qu'au fond de la vallée, on gèle. Ce phénomène, dit "inversion de température", peut être dû à plusieurs phénomènes.

La nuit, la Terre se refroidit plus vite que l'atmosphère en l'absence de rayonnement solaire. Les masses d'air froid "stagnent" donc au fond de la vallée, et pour peu qu'il y ait une couche de brouillard, elles ne peuvent pas se réchauffer. Ce phénomène est encore accentué avec la neige, qui réfléchit le rayonnement et limite donc l'absorption de chaleur par le sol.

L'inversion de température est aussi observable lors de situations anticycloniques. Des nuages d'inversion , du genre stratus ou stratocumulus, compressent les masses d'air froid en-dessous, qui finissent donc par s'échauffer. Ce type d'inversion s'observe généralement entre 1 000 ou 2 000 m d'altitude, et ne concerne qu'une couche limitée de l'atmosphère (100 à 200m) L'été, cette couche de masse d'air agit comme un couvercle et empêche les mouvements de convection verticale. C'est ce qui se passe l'été, par exemple, et qui est particulièrement gênant en ville, car les pollutions ne peuvent plus se disperser. S'en suivent les désormais classiques alertes à l'ozone et limitations de vitesse.

L'effet de foehn

Bien connu des montagnards, ce vent chaud peut aussi conduire à des inversions de température temporaires. Supposons qu'un vent sec rencontre un obstacle, une montagne par exemple. Il se refroidit en montant, puis redescend de l'autre côté en retrouvant sa température d'origine.

Tout cela est correct par temps sec. Comme nous l'avons vu, dans ce cas la température décroît de 1°C environ tous les 100m. Mais dans de l'air humide, cette baisse est plus faible car la condensation dégage de la chaleur et réchauffe l'air environnant. On ne perd alors plus qu'environ 0,6°C pour 100m. Quand l'air humide arrive à une certaine altitude, il a moins refroidi que normalement, et se décharge de son humidité sous forme de précipitations. Mais à la descente, le réchauffement adiabatique sera plus important que le refroidissement à la montée, puisque l'air est plus sec. Ce vent chaud descendant est appelé "foehn".

Vrai ou faux ? Il fait deux fois plus chaud à 40°C qu'à 20°C

Pourquoi la chaleur humide est plus difficile à supporter ?

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