Le climat est le premier agent de la géodynamique externe : il commande l'altération, le régime des cours d'eau et la nature des sédiments. Ce chapitre décrit l'atmosphère, sa structure verticale et sa composition, puis définit le climat, ses paramètres et les facteurs qui expliquent sa répartition à la surface du globe. C'est le chapitre le plus riche en chiffres à mémoriser pour l'examen.
1. Structure verticale de l'atmosphère
L'atmosphère est l'enveloppe gazeuse maintenue autour de la Terre par la gravité. Les variations de température avec l'altitude permettent de la découper en couches séparées par des « pauses ». La troposphère s'étend du sol jusqu'à la tropopause, située vers 6 à 8 km aux pôles et 16 à 17 km à l'équateur : la température y diminue d'environ 6 °C par kilomètre (gradient thermique vertical) jusqu'à -50 à -60 °C à son sommet. Elle contient environ 80 % de la masse de l'atmosphère et la quasi-totalité de la vapeur d'eau ; c'est la couche des nuages, des précipitations et de tous les phénomènes météorologiques, animée de mouvements verticaux et horizontaux.
Au-dessus, la stratosphère (jusqu'à environ 50 km) voit la température remonter grâce à l'absorption des ultraviolets par la couche d'ozone (O3), située entre 20 et 50 km d'altitude. Suivent la mésosphère (jusqu'à environ 80 km, la température décroît à nouveau), la thermosphère (la température augmente fortement sous l'effet du rayonnement solaire de haute énergie) puis l'exosphère, zone de transition vers l'espace. La pression atmosphérique diminue avec l'altitude : elle vaut en moyenne 1013 hPa au niveau de la mer.
2. Composition de l'atmosphère
L'air sec est un mélange remarquablement constant : 78 % de diazote (N2), 21 % de dioxygène (O2) et environ 0,9 % d'argon. Les constituants mineurs, en très faibles proportions, jouent pourtant un rôle climatique majeur : le dioxyde de carbone (CO2, passé d'environ 280 ppm avant l'ère industrielle à plus de 400 ppm aujourd'hui), le méthane (CH4), le protoxyde d'azote et l'ozone sont des gaz à effet de serre qui absorbent le rayonnement infrarouge émis par le sol. La vapeur d'eau, en quantité variable (0 à 4 %), est le principal gaz à effet de serre naturel et le vecteur du cycle de l'eau. Les chlorofluorocarbures (CFC), gaz d'origine humaine, détruisent l'ozone stratosphérique.
Réchauffement de la basse atmosphère dû à l'absorption, par certains gaz (H2O, CO2, CH4, O3), du rayonnement infrarouge réémis par la surface terrestre ; sans lui, la température moyenne du globe serait d'environ -18 °C au lieu de +15 °C.
3. Climat, temps et climatologie
Le temps est l'état des basses couches de l'atmosphère (température, pression, vent, humidité, précipitations) à un moment et en un lieu donnés ; il relève de la météorologie. Le climat est l'état moyen de l'atmosphère en un lieu, établi statistiquement sur une longue période, conventionnellement 30 ans ; il relève de la climatologie. Le système climatique associe l'atmosphère, l'océan (qui contient environ 97 % de l'eau terrestre), la cryosphère, les continents et la biosphère, tous alimentés en énergie presque exclusivement par le rayonnement solaire.
4. Les paramètres climatiques
Les principaux paramètres mesurés sont la température de l'air (thermomètre sous abri), la pression atmosphérique (baromètre), l'humidité (hygromètre ; l'humidité relative est le rapport entre la vapeur d'eau présente et la quantité maximale que l'air peut contenir à cette température), le vent (anémomètre pour la vitesse, girouette pour la direction) et les précipitations (pluviomètre, en millimètres). L'évaporation et l'évapotranspiration (évaporation du sol plus transpiration des plantes) ferment le bilan hydrique. Une masse d'air chaud peut contenir davantage de vapeur d'eau qu'une masse d'air froid : c'est le refroidissement de l'air (par ascension, par contact avec un sol froid) qui provoque la condensation, la formation des nuages et les précipitations.
5. Les facteurs du climat
Les climats résultent de deux groupes de facteurs. Les facteurs cosmiques et planétaires agissent sur toute la planète : la latitude, qui fixe l'angle d'incidence des rayons solaires et donc l'énergie reçue, les mouvements de la Terre (rotation, révolution et inclinaison de l'axe, responsables des saisons) et la circulation atmosphérique générale. Les facteurs géographiques agissent à l'échelle régionale : l'altitude (la température baisse avec l'altitude), la continentalité (l'intérieur des continents connaît des amplitudes thermiques plus fortes que les côtes, car l'eau a une forte inertie thermique), les courants marins (un courant froid comme le courant des Canaries refroidit et assèche la côte atlantique marocaine) et l'exposition des versants. Au Maroc, ces facteurs expliquent le passage du climat méditerranéen humide du Rif au climat saharien au sud de l'Atlas.
| Couche | Altitude approximative | Température | Caractère |
|---|---|---|---|
| Troposphère | 0 à 8-17 km | Diminue (≈ 6 °C/km) | 80 % de la masse, vapeur d'eau, météorologie |
| Stratosphère | jusqu'à ≈ 50 km | Augmente | Couche d'ozone, absorption des UV |
| Mésosphère | jusqu'à ≈ 80 km | Diminue | Couche la plus froide |
| Thermosphère | au-delà de 80 km | Augmente fortement | Ionisation, aurores polaires |
Les couches de l'atmosphère
- Troposphère : couche des phénomènes météorologiques, 80 % de la masse de l'air, température en baisse d'environ 6 °C par km.
- Stratosphère : la température remonte grâce à l'ozone qui absorbe les UV.
- Air sec : 78 % N₂, 21 % O₂, 0,9 % Ar ; CO₂, CH₄ et vapeur d'eau sont les gaz à effet de serre.
- Temps = état instantané (météorologie) ; climat = état moyen sur 30 ans (climatologie).
- Facteurs globaux : latitude, mouvements de la Terre ; facteurs régionaux : altitude, continentalité, courants marins.
On te demande presque toujours de schématiser la structure de l'atmosphère avec l'évolution de la température, de donner la composition de l'air sec et de distinguer temps et climat. Piège classique : la température ne diminue pas de façon continue avec l'altitude, elle remonte dans la stratosphère et dans la thermosphère. Sache aussi expliquer pourquoi la côte atlantique du Maroc est plus fraîche que l'intérieur (courant des Canaries, inertie thermique de l'océan).