ATMOSPHÈRE


ATMOSPHÈRE
ATMOSPHÈRE

Dérivé du grec 見精猪礼﨟 (vapeur) et 靖﨏見晴福見 (sphère), le mot «atmosphère» désigne l’enveloppe essentiellement gazeuse qui entoure le globe terrestre. D’autres corps célestes ont également une atmosphère. L’atmosphère est un fluide en mouvement.

Les lois de la mécanique des fluides et de la thermodynamique permettent d’étudier le mouvement de l’atmosphère et, dans une certaine mesure, son évolution.

L’ensemble constitué par le globe terrestre et son atmosphère se comporte comme une machine thermique complexe. Celle-ci possède des sources chaudes et des sources froides entre lesquelles la température varie de manière généralement continue. En première approximation, on peut admettre qu’une source chaude unique se situe entre les tropiques et que chaque région polaire constitue une source froide. Les mouvements de l’atmosphère assurent les échanges thermiques entre ces zones. Ils réalisent ainsi un certain équilibre en limitant les écarts de température entre régions soumises ou non à l’insolation suivant les saisons, le jour, la nuit... L’atmosphère terrestre, indispensable par elle-même à la vie animale et végétale, l’est probablement aussi par ce rôle régulateur.

1. Répartition et méthodes d’étude

Répartition de la masse et limite de l’atmosphère

La connaissance du champ de pression à la surface de la Terre et l’hypothèse généralement admise de l’équilibre hydrostatique permettent d’évaluer la masse de l’atmosphère terrestre à 5,13 . 1018 kg, soit environ la millionième partie de la masse de la Terre.

En supposant la masse volumique de l’air constante et égale à celle que l’on observe dans les conditions normales de température et de pression, on définit l’«atmosphère homogène» dont l’épaisseur serait de l’ordre de 8 km.

L’expérience et la théorie montrent que l’air a une masse volumique toujours décroissante vers le haut, ce qui revient à rejeter à l’infini la limite théorique de l’atmosphère. On est ainsi conduit à considérer que telle fraction de la masse totale de l’atmosphère se situe au-dessous de telle altitude. Par exemple, on peut affirmer qu’en moyenne la moitié de la masse de l’atmosphère se situe au-dessous de 5 500 m; les 2/3 au-dessous de 8 400 m; les 3/4 au-dessous de 10 300 m; les 9/10 au-dessous de 16 100 m; les 99/100 au-dessous de 31 000 m, etc.

À très haute altitude, les mesures de la pression atmosphérique effectuées par des moyens modernes montrent qu’elle est de l’ordre de: 8.10-1 hPa à 50 km; 3,2.10-4 hPa à 100 km; 4,5.10-6 hPa à 150 km; 8,5.10-7 hPa à 200 km; 8,8.10-8 hPa à 300 km, etc. Les dernières valeurs correspondent au vide que l’on obtient en laboratoire.

On considère aujourd’hui que la hauteur limite de l’atmosphère se situerait dans une zone de transition assez épaisse, d’où les molécules pourraient s’échapper vers l’espace sans que des chocs avec d’autres molécules risquent de les renvoyer vers l’atmosphère. Cette zone de transition se situerait entre 500 et 800 km.

L’observation et l’étude des aurores polaires conduisent également à fixer aux environs de 800 km la limite de l’atmosphère terrestre.

On remarquera cependant que les neuf dixièmes de la masse atmosphérique constituent une pellicule de 16 km d’épaisseur bien mince comparée aux 6 367 km du rayon terrestre.

Les moyens d’investigation directe de l’atmosphère

C’est à l’aide de nombreuses mesures effectuées au sein de l’atmosphère qu’on atteint une meilleure connaissance de son état et de sa structure.

Longtemps, l’homme a dû se contenter de mesurer la pression, la température, le vent et la composition de l’air là où il vivait habituellement. La prospection de l’atmosphère suivant la verticale débuta le jour où les physiciens transportèrent leurs instruments de mesures au sommet des montagnes: le puy de Dôme, le mont Blanc ont ainsi acquis une célébrité scientifique. Aujourd’hui, tous les pays ont leurs observatoires de montagne, complétant le réseau des stations d’observation dispersées sur toute la surface de la Terre.

L’exploration de l’atmosphère libre débuta au XIXe siècle lors d’ascensions effectuées en ballon. Pourvu d’une nacelle étanche, le ballon stratosphérique ou stratostat permit au début du XXe siècle d’effectuer des mesures jusqu’à 23 km. Par la suite, l’avion rendit possible une prospection fructueuse de la basse atmosphère dans des conditions météorologiques variées mais souvent très défavorables.

Entre-temps, dès la fin du XIXe siècle, des appareils enregistreurs de pression et de température furent confiés à des «ballons-sondes». Le premier ballon-sonde fut lancé par deux français: Hermitte et Besançon. Ce procédé d’investigation, perfectionné par le météorologiste Teisserenc de Bort à l’observatoire de Trappes, près de Paris, permit la découverte de la stratosphère en 1899.

Les progrès de la radioélectricité et de la télémesure conduisirent à l’invention des radiosondes, mises au point par Bureau et Idrac à partir de 1927. Une nacelle, habituellement munie de capteurs de pression, de température, d’humidité et d’un poste émetteur, est tractée par un ballon gonflé à l’hydrogène. Les signaux, continuellement émis, sont captés et exploités au sol au fur et à mesure de leur arrivée. Ainsi, le problème de la récupération du matériel devient tout à fait secondaire. Il existait dans le monde, au début des années quatre-vingt-dix, près de 4 200 stations de radiosondage où sont effectués des lancers réguliers, au moins deux fois par jour à 00 et 12 heures T.U. Les données ainsi recueillies sont utilisées par tous les services météorologiques et fournissent une bonne connaissance de l’atmosphère jusque vers 25-30 km et quelquefois jusque vers 40 km.

Pour procéder à des mesures à des altitudes plus élevées, il faut faire appel à des techniques différentes, à savoir les fusées météorologiques qui permettent d’explorer l’atmosphère jusque vers 100 à 150 km.

Toutes ces données sont évidemment complétées par les observations satellitaires et traitées informatiquement [cf. PRÉVISION MÉTÉOROLOGIQUE].

2. Composition de l’atmosphère

L’air atmosphérique est un mélange de gaz contenant des particules liquides et solides en suspension.

Les constituants de l’air atmosphérique peuvent se ranger en deux catégories: ceux qui ont un caractère permanent, soit par l’immuabilité de leur état physique (ex.: le néon), soit par la constance de leur concentration, tout au moins dans les basses couches (ex.: l’azote), et ceux qui n’apparaissent dans l’atmosphère qu’au cours d’un cycle durant lequel se modifie soit leur phase (ex.: la vapeur d’eau), soit leur nature chimique (ozone formé par action photochimique du rayonnement solaire sur l’oxygène).

Les gaz, dont les proportions restent sensiblement constantes et dont l’état demeure éloigné du point critique, forment ce que l’on appelle l’air sec, considéré comme un gaz parfait. Pour les besoins de la météorologie, la composition de l’air sec et la masse molaire de ses constituants ont été arrêtées internationalement aux valeurs données dans le tableau.

Parmi ces constituants, l’anhydride carbonique, l’ozone et le radon sont les seuls dont la teneur puisse varier notablement suivant le lieu et l’époque, mais leurs concentrations étant infimes la composition de l’air atmosphérique sec au voisinage du sol peut être considérée comme invariable.

Dans ces conditions, la masse molaire apparente de l’«air sec» est M = 28,966.

Parmi les gaz qui existent en proportion variable dans l’atmosphère, on peut citer, outre le gaz carbonique, l’ozone et le radon évoqués ci-dessus: la vapeur d’eau, et les oxydes d’azote, très instables. Tous jouent un rôle important dans les phénomènes de rayonnement ou d’ionisation.

Les plus importantes particules liquides et solides en suspension dans l’air sont les gouttelettes d’eau et les cristaux de glace qui constituent, d’une manière très générale, les hydrométéores: nuages, brouillard, brume, précipitations...

Outre ces états condensés de l’eau, l’air contient en suspension des corps solides très divers provenant pour la plupart de la surface de la Terre: poussières, cristaux salins. Certains de ces matériaux solides, finement divisés, jouent un rôle important dans les phénomènes de condensation aqueuse: ce sont les «noyaux de condensation», les «noyaux de congélation».

Il ressort de l’énumération précédente que l’eau a un rôle privilégié dans l’atmosphère où elle existe sous les trois états: solide, liquide, gazeux. À l’état gazeux l’eau intervient dans des proportions pouvant varier de 0,1 p. 100 en Sibérie à 5 p. 100 dans les régions maritimes équatoriales.

L’importance et la grande variabilité de la teneur de l’air en vapeur d’eau ont suscité la définition de plusieurs paramètres d’humidité dont les plus utilisés sont:

– l’humidité relative ou degré hygrométrique: U = 100 e /e w , où e est la tension de la vapeur d’eau et e w la tension de la vapeur d’eau saturante;

– le rapport de mélange: r = m v /m a .

C’est le rapport de la masse de vapeur d’eau m v contenue dans un certain volume d’air humide à la masse m a de l’air sec contenu dans ce volume. On évalue à 2,5 cm l’épaisseur d’eau condensable contenue dans l’atmosphère, à la surface de la Terre. C’est évidemment bien peu par rapport au contenu des mers et des océans.

Enfin, du point de vue thermodynamique, les météorologistes considèrent habituellement l’air atmosphérique comme un mélange de deux gaz: l’air sec et la vapeur d’eau.

La composition de l’air sec a été considérée comme constante dans ce qui précède; cette composition varie très peu, en effet, jusque vers 80 km. Les changements de composition observés jusqu’à cette altitude n’affectent pas la masse molaire apparente (cas de la formation d’ozone au-dessus de 25 km par un processus photo-chimique). Au-dessus de 80 km, par contre, la production d’oxygène atomique par photo-dissociation pourrait provoquer des changements de composition significatifs. Enfin, il semble qu’au-delà de 100 km tende à s’établir un équilibre diffusif et que les gaz les plus légers s’élèvent au-dessus des plus lourds. Sur la base de ces changements de composition de l’air suivant la verticale, on divise parfois l’atmosphère en deux zones: l’homosphère située entre la surface du globe et 80 km d’altitude, l’hétérosphère au-dessus. Le niveau intermédiaire à partir duquel la composition de l’air change de manière significative est l’homopause, qui se situerait par conséquent vers 80 km.

3. Structure verticale de l’atmosphère

Les nombreuses mesures déjà effectuées dans la haute atmosphère permettent de se faire une idée de la répartition verticale des températures. Diverses tentatives ont été faites pour définir une stratification verticale type de l’atmosphère. Après bien des controverses, la nomenclature la plus généralement admise actuellement fut recommandée par l’Union internationale de géodésie et de géophysique à Helsinki en 1960, puis par le Comité exécutif de l’Organisation météorologique mondiale en 1962 (cf. fig. 1).

On distingue ainsi diverses «régions» dans l’atmosphère: la plus basse est la troposphère , où la température décroît en moyenne jusqu’à un niveau appelé tropopause à partir duquel elle cesse de décroître ou décroît très faiblement. On peut considérer que les phénomènes météorologiques dont l’atmosphère est le siège sont pratiquement tous observés dans cette région qui s’étend jusque vers 10 km aux pôles, et 16 km sous les tropiques. Au-delà de la tropopause s’étend la stratosphère , région où la température, tout d’abord peu variable jusque vers 25-30 km, augmente ensuite jusqu’à 50 km (stratopause ), en raison de l’absorption du rayonnement solaire par l’ozone. La mésosphère s’étend au-delà de la stratopause jusqu’à un minimum de température situé vers 80 km et correspondant à la mésopause. Au-delà de 80 km, dans la thermosphère , la température croît constamment. Elle atteint 855 K à 200 km, et 1 000 K à 750 km.

D’un point de vue très différent – celui des radiophysiciens – on appelle neutrosphère la région inférieure de l’atmosphère où la concentration des électrons est insignifiante. La neutropause , vers 60-70 km, sépare alors la neutrosphère de l’ionosphère où la concentration en électrons libres devient importante. La densité électronique passe d’ailleurs par plusieurs maxima dans l’ionosphère: vers 100 km (couche E), vers 180 et 350 km, (couches 1 et 2).

Au-delà de 750 km, le libre parcours moyen des molécules devient si important que les lois de la physique des gaz ne s’appliquent plus. Chaque molécule se conduit à peu près comme une particule balistique. Certaines peuvent d’ailleurs s’échapper vers l’espace. Cette région de l’atmosphère se nomme l’exosphère.

Après 2 000 km, les ions constituent la majorité des particules en présence. Ils sont dans la magnétosphère où le magnétisme terrestre supplante la gravitation. Cette région, composée principalement de protons, est aussi appelée protosphère.

4. État de l’atmosphère

Représentation de l’état de l’atmosphère

L’atmosphère sera ici considérée dans son état physique instantané défini par les conditions de pression, de température, d’humidité et de mouvement qui font l’objet d’observations effectuées régulièrement et simultanément par un réseau de stations distribuées avec une densité variable sur l’ensemble du globe terrestre.

L’air atmosphérique est un fluide en perpétuel mouvement et en continuelle évolution thermique. Le physicien est conduit à considérer cette atmosphère comme un ensemble d’un nombre théoriquement infini de volumes élémentaires, appelés particules.

À chaque instant t , toute particule est caractérisée par:

– un vecteur vitesse ふ qui est, par définition, le vecteur vent;

– une masse volumique 福, une température T, une pression p ;

– une concentration en vapeur d’eau et (à l’intérieur des nuages et des précipitations) des concentrations en eau liquide et en glace.

Ces paramètres, encore appelés variables atmosphériques, définissent l’état de la particule à l’instant considéré.

Par suite, l’état de l’atmosphère entière à un instant donné n’est autre que l’ensemble des états des différentes particules. En d’autres termes, il est défini par:

– l’ensemble des vecteurs vents appelé champ de vent (ou de mouvement);

– l’ensemble des masses volumiques, appelé champ de masse volumique;

– l’ensemble des pressions, appelé champ de pression;

– l’ensemble des températures, appelé champ de température.

Le premier de ces champs est un champ vectoriel, les autres sont des champs scalaires.

Comment représenter ces champs qui sont à trois dimensions comme l’espace? La méthode la plus commode, couramment utilisée dans tous les services météorologiques du monde, consiste à représenter tout d’abord chaque surface isobare par ses courbes de niveau. Chacune de ces surfaces est, par définition, le lieu des points possédant une même valeur de la pression (par exemple 500 hPa). Une telle surface n’étant pas horizontale, il est possible d’en décrire la topographie en traçant sur une carte les lignes de niveau (appelées aussi isohypses), comme le montre la figure 2.

Sur la même carte, on peut aussi reporter les températures et les vents mesurés au niveau de la surface isobare envisagée.

Il est évident qu’une seule surface isobare est insuffisante pour représenter l’état de toute l’atmosphère. Or, les surfaces isobares sont en nombre infini; il ne saurait être question de les représenter toutes. On peut se limiter à un certain nombre d’entre elles choisies conventionnellement: ce sont les surfaces 1 000, 850, 700, 500, 300, 200, 150, 100, 70, 50, 20 et 10 hectopascals.

En résumé, pour représenter la répartition spatiale, à un instant donné, des différentes grandeurs, pressions, températures et vents, il suffira de tracer, sur un certain nombre de surfaces isobares, les isohypses, les isothermes, les lignes d’égale vitesse du vent (isotaches) et les lignes de courant (tangentes, en chacun de leurs points, au vecteur vent).

Relations entre les divers champs

Les champs des différentes variables atmosphériques ne sont pas indépendants. Quelques indications concernant les expressions reliant les principaux champs le montreront:

– la masse volumique ne dépend que de la pression et de la température. La relation:

est celle des gaz parfaits; elle convient à l’air sec, avec une excellente approximation (Ra = 287,04 unités du système international) pour toute l’homosphère; au-delà, Ra croît avec l’altitude. Pour simplifier, nous supposerons que la formule reste valable pour l’air humide, quelle que soit son altitude;

– la distance verticale (ou épaisseur E), qui sépare deux surfaces isobares de pressions p 1 et p 2 (fig. 3) est donnée par:

g est l’accélération de la pesanteur, 屢 la température moyenne de la couche comprise entre les surfaces isobares; ln représente le logarithme népérien.

On en déduit facilement que, pour deux pressions, p 1 et p 2, bien définies, par exemple 700 et 500 hPa, l’épaisseur de la couche est directement proportionnelle à la température absolue moyenne 屢. (La couche est d’autant plus épaisse qu’elle est plus chaude).

La relation ci-dessus, rigoureuse quand l’atmosphère est au repos, cesse de l’être lorsqu’elle est en mouvement, mais l’approximation reste satisfaisante.

Il est important de remarquer que, du fait de la variation de 屢 d’un lieu géographique à l’autre, l’épaisseur E varie également et, par suite, la surface isobare p 2 n’a pas la même forme que la surface isobare p 1 comme le montrent les deux exemples de la figure 4.

De même, à mesure que l’on s’élève, une dépression se décale vers l’air froid.

En tout point de l’atmosphère libre, on peut dire en première approximation que le vecteur vent est associé au champ de pression. Il serait faux de croire que le vent doit être orienté des anticyclones vers les dépressions, perpendiculairement aux lignes de niveau de la surface isobare. La théorie de la dynamique atmosphérique met en évidence l’importance du rôle joué par la force de Coriolis due à la rotation de la Terre.

On se bornera à rappeler ici les résultats tirés de l’observation et justifiés par la théorie.

En première approximation (voir fig. 5):

– le vecteur vent est tangent à la ligne de niveau de la surface isobare;

– dans l’hémisphère Nord, le vent «laisse à sa droite» les hautes altitudes de la surface isobare; c’est l’inverse dans l’hémisphère Sud (loi de Buys-Ballot);

– la vitesse V du vent est proportionnelle à la pente de la surface isobare; elle est aussi inversement proportionnelle au sinus de la latitude. Ce qui peut se traduire par la formule:

g représente l’accélération de la pesanteur, 見 la pente de la surface isobare, 諸 la rotation terrestre, 﨏 la latitude du lieu considéré.

En se reportant à la carte qui représente la surface 500 hPa (fig. 2), on pourra vérifier la validité des règles précédentes.

5. Évolution de l’état de l’atmosphère

Ce qui précède vaut pour un état de l’atmosphère à un moment donné. Cependant, en tout point, chaque grandeur atmosphérique évolue dans le temps en raison des apports ou des retraits d’énergie dus au rayonnement, aux mélanges de masses d’air, aux échanges avec la couche-limite, à l’évaporation, à la condensation, etc.

D’autre part, des liaisons physiques existent, on le sait, entre les champs de pression, température et vent.

Toute modification de l’un ou de l’autre d’entre eux se répercute sur les autres, ce qui explique des circulations très diversifiées que l’on est amené à observer lorsqu’on suit au jour le jour, par exemple, le champ des isohypses au niveau 500 hPa sur l’ensemble d’un hémisphère.

6. État moyen de l’atmosphère

Circulation générale

Malgré l’évolution permanente de l’atmosphère, il est possible de mettre en évidence certains de ses caractères généraux. Il suffit pour cela de calculer, pour un intervalle de temps considéré, la valeur moyenne de chaque élément météorologique (température, pression, vent, humidité) en chaque point où ces éléments sont mesurés régulièrement.

Les moyennes ainsi obtenues permettent de déterminer les champs correspondants dont l’ensemble représente l’état schématique moyen de l’atmosphère. Cet état moyen est évidemment plus simple que chacun des états instantanés en raison du filtrage qui élimine les variations de courte période.

On détermine en particulier:

– les moyennes annuelles, qui synthétisent les données observées en une ou plusieurs années et permettent d’accéder à la notion de normale (moyenne calculée sur trente années consécutives); par exemple, à Paris-Montsouris, la température moyenne annuelle calculée sur la période 1961-1990 est de 11,6 0C;

– les moyennes mensuelles qui laissent apparaître les variations importantes des éléments atmosphériques au cours de l’année, variations dont l’ensemble caractérise le rythme des saisons.

Par exemple, à Genève, la température moyenne, en janvier, est + 0,1 0C et, en juillet, 18 0C; à Paris-Trappes, au niveau de pression 200 hPa, en janvier, l’altitude moyenne est de 11 620 m, le vecteur vent moyen a une direction de 3150 (vent de N.-O.) et une vitesse de 11 m/s; au même lieu, en juillet, les résultats analogues sont respectivement: 12 129 m, 2750, 14 m/s.

À ce sujet, il y a lieu de préciser que par vecteur vent moyen on entend la moyenne vectorielle des vents observés.

Dans les paragraphes qui suivent, la description schématique de l’état moyen de l’atmosphère est limitée aux mois de janvier et juillet que l’on peut considérer comme les plus représentatifs des deux saisons extrêmes, été et hiver, au moins pour les zones tempérées et polaire. Mais ces champs moyens de température, pression et vent, qui représentent l’état moyen de l’atmosphère, ne sont pas indépendants; il existe entre eux les mêmes relations qu’entre les champs instantanés. Il suffira donc que l’on suppose connus le champ moyen de température dans toute l’atmosphère et une seule surface isobare moyenne pour que les champs moyens de pression et de vent soient eux aussi déterminés à tous niveaux. (On se limitera, en fait, à la portion d’atmosphère comprise entre la surface du globe et 30 km d’altitude.)

Répartition des températures moyennes

1. En surface (c’est-à-dire à environ 2 m au-dessus de la surface du globe – continent ou océan). Cette répartition est présentée, pour chaque mois, dans les atlas de climatologie.

On se bornera à rappeler ici que:
– Aux latitudes moyennes ou élevées, les continents sont plus chauds que les océans en été, mais plus froids en hiver. Ainsi, par exemple, en hiver des centres froids existent sur la Sibérie et le Canada.
– Aux basses latitudes, les continents sont en moyenne plus chauds que les océans, quelle que soit la saison. Il en résulte notamment que, sur l’Afrique de l’Ouest et sa bordure océanique, l’équateur thermique (ceinture des températures les plus élevées) n’est jamais situé dans l’hémisphère Sud de l’Atlantique, même en été austral (janvier); cet équateur thermique se maintient toute l’année sur le continent africain: vers 100 de latitude nord (c’est-à-dire au nord de la côte du golfe de Guinée) en janvier, et vers 240 de latitude nord (sur le Sahara) en juillet.

Un phénomène analogue se présente dans d’autres régions et, en particulier, dans le secteur Californie, Mexique, Pacifique. La position de l’équateur thermique exerce, on le verra, une grande influence sur la répartition des pressions et des vents.
2. En altitude. La figure 6 a donne, en fonction de l’altitude, la répartition des températures moyennes en juillet pour trois stations échelonnées en latitude:

– À la station canadienne d’Alert (820 30 de latitude nord; 620 20 de longitude ouest), la température augmente d’abord à mesure que l’on s’élève au-dessus du sol; cette particularité, dite inversion de température, est caractéristique des basses couches de l’atmosphère, dans les régions froides. Si l’on continue à s’élever, la température décroît jusqu’à une altitude voisine de 9 km (tropopause). Au-dessus (stratosphère), la température croît avec un taux de variation très faible.

– À Trappes (480 46 de latitude nord; 20 1 de longitude est), la décroissance de la température se poursuit jusqu’à 11 km; à ce niveau (tropopause), la température est plus élevée qu’à Alert. Plus haut, dans la stratosphère, la température varie peu avec l’altitude jusque vers 30 km.

– À Nairobi, station voisine de l’équateur (10 18 de latitude nord; 360 45 de longitude est), la tropopause, niveau où la température cesse d’être décroissante avec l’altitude, est encore plus élevée (environ 17 km) qu’à Trappes et surtout qu’à Alert; on remarquera aussi que la température au niveau de la tropopause à Nairobi est nettement inférieure à celle de la tropopause à Trappes. Au-dessus de la tropopause, la température est une fonction croissante de l’altitude, à Nairobi comme dans toutes les stations tropicales et intertropicales. La figure 6 b représente une coupe méridienne qui donne, en fonction de la latitude et de l’altitude, la température moyenne en juillet. Elle met en évidence les remarques faites ci-dessus; elle montre, en outre, clairement que:

– de la surface jusqu’à 10 km environ, la zone la plus chaude du globe est située entre 200 et 300 de latitude nord;

– de 12 km à 20 km environ (aux niveaux qui entourent la tropopause tropicale), la zone la plus chaude est le pôle Nord (été); tandis qu’il y a deux zones froides: la zone équatoriale et celle du pôle Sud;

– au-dessus d’environ 25 km et jusque vers 50 km, la zone la plus chaude est celle du pôle Nord (c’est là, en effet, que la quantité de rayonnement solaire reçu par unité de surface horizontale est la plus forte); il ne reste plus qu’une seule zone froide, celle qui entoure le pôle Sud, où règne la nuit polaire.

Répartition des pressions moyennes

La répartition des pressions moyennes présente l’intérêt d’être reliée d’une part à celle des températures moyennes, d’autre part à celle des vecteurs vents moyens, c’est-à-dire à la circulation moyenne de l’atmosphère.
1. Niveau de pression 700 hPa (d’altitude moyenne approximative 3 km).

On examinera d’abord ce niveau car sa topographie présente une variation saisonnière moins forte que celle des autres surfaces isobares importantes (telles que la 1 000 hPa ou la 500 hPa).

La figure 7 représente (en coupe méridienne) le profil moyen de la surface 700 hPa en juillet. Ce profil, très simple, comprend:

– une ceinture dépressionnaire (D1) près de l’équateur;

– deux zones basses, c’est-à-dire dépressionnaires (D2 et D3) au voisinage de chaque pôle;

– enfin, deux ceintures d’altitude relativement élevée (ceintures anticycloniques marquées A), l’une vers 280 de latitude nord, l’autre vers 220 de latitude sud.
2. Niveau de pression 1 000 hPa (au voisinage de la surface du globe).

La surface isobare 1 000 hPa est située au voisinage du niveau de la mer; la topographie de cette surface peut être déduite (fig. 7) de la topographie de la surface 700 hPa d’une part et de l’épaisseur de la couche 1 000 hPa-700 hPa d’autre part.

Cette épaisseur étant maximale le long de l’équateur thermique, il s’ensuit que la surface 1 000 hPa présente une ceinture dépressionnaire située entre l’équateur géographique et l’équateur thermique.

La figure indique les résultats moyens pour juillet. Les résultats plus détaillés, pour le globe réel, sont présentés plus loin sur les cartes de circulation moyenne «en surface». Ces cartes montrent que, pour juillet, la ceinture dépressionnaire est voisine de l’équateur sur les océans, mais qu’elle s’en écarte beaucoup plus sur les continents, en particulier sur le nord de l’Inde où elle atteint sa latitude maximale.

Les ceintures anticycloniques sont, au niveau 1 000 hPa, décalées vers les zones froides par rapport à la ceinture anticyclonique du niveau 700 hPa (toujours en vertu de la règle des épaisseurs). Ce décalage est faible sur les océans; il y a ainsi cinq anticyclones subtropicaux centrés vers 330 de latitude nord et 330 de latitude sud (anticyclone de l’Atlantique Nord, souvent dit anticyclone des Açores; anticyclone du Pacifique Nord; anticyclone du Pacifique Sud; anticyclone de l’océan Indien). Ce décalage est, au contraire, très important sur les continents, lorsque ceux-ci sont froids (puisque l’épaisseur de la couche 1 000 hPa-700 hPa est faible quand la température moyenne est basse): ainsi, en janvier, il existe un vaste anticyclone froid centré sur la Mongolie et un autre centré sur le nord des États-Unis.

De même, il se forme en surface un anticyclone près de chaque pôle, une ceinture dépressionnaire vers 600 de latitude nord et 600 de latitude sud (fig. 10).

Champ de pression en altitude

Comme nous l’avons fait pour la surface 1 000 hPa, nous pouvons déduire toutes les autres surfaces isobares de la surface 700 hPa, supposée connue, et des épaisseurs elles-mêmes déduites des températures.

La figure 8 présente les topographies moyennes, en juillet, des surfaces isobares 500, 200 et 10 hPa, en plus des surfaces 1 000 et 700 hPa déjà étudiées. Il faut signaler que pour rendre visibles les pentes des surfaces isobares, pentes toujours très faibles dans l’atmosphère, l’échelle des altitudes a été très fortement exagérée. De plus, pour gagner de la place, les différentes courbes ont été arbitrairement rapprochées les une des autres.

Circulation moyenne de l’atmosphère

1. Circulation moyenne en surface (c’est-à-dire conventionnellement à environ 10 mètres de la surface du globe, sol ou mer).

Cette circulation se déduirait facilement de la topographie de la surface 1 000 hPa par la règle du vent géostrophique. Cependant, l’approximation géostrophique cesse d’être valable au voisinage de l’équateur. Dans la zone intertropicale, trois cas peuvent se présenter suivant la position, par rapport à l’équateur géographique, de la ceinture dépressionnaire; cette dernière peut être située soit au voisinage de l’équateur (fig. 9 b ), soit à une latitude égale ou supérieure à une dizaine de degrés (fig. 9 a et 9 c ).

Dans le premier cas a , la ceinture dépressionnaire est située nettement au nord de l’équateur. Par suite, l’alizé de l’hémisphère Sud qui se dirige vers cette zone de basses pressions franchit l’équateur en subissant une déviation. D’après la loi de Buys-Ballot, toute particule circule, on l’a vu, en laissant les hautes pressions à sa gauche dans l’hémisphère Sud et à sa droite dans l’hémisphère Nord. Ainsi, l’alizé d’est-sud-est se transforme en un courant d’ouest-sud-ouest, qui prend le nom d’«alizé dévié» ou mieux de «vent d’ouest intertropical»; ce courant est plus connu sous le nom de «mousson».

En juillet, c’est sur l’Inde et le Sud-Est asiatique que le courant de mousson a son extension maximale (cf. fig. 10 a ). Mais la mousson souffle aussi, en été, sur tout le nord de l’océan Indien, sur la majeure partie de l’Afrique comprise entre l’équateur et le tropique du Cancer, etc.

La ceinture dépressionnaire intertropicale, où convergent l’alizé de l’hémisphère Nord et la mousson, qui provient de l’hémisphère Sud, est aussi appelée «zone de convergence intertropicale». La mousson est souvent caractérisée par un temps perturbé et des pluies violentes.

Dans le cas b , la dépression intertropicale D D est trop proche de l’équateur pour que le courant d’alizé, qui franchit cet équateur, ait le temps d’effectuer son changement de direction. Sur la zone D D convergent les alizés d’est-nord-est d’une part, d’est-sud-est d’autre part, tous deux de faible intensité; dans ce cas, la zone de convergence intertropicale est le plus souvent une «zone de calmes équatoriaux».

Le cas c , symétrique du cas a , se présente lorsque l’équateur thermique se trouve dans l’hémisphère Sud, notamment en janvier (et les mois voisins) sur l’océan Indien, entre le nord de Madagascar et la Nouvelle-Guinée.

La figure 10 donne, pour janvier et juillet, la circulation moyenne «en surface» ainsi que les caractéristiques principales du champ de pression: ceintures dépressionnaires et anticycloniques.
2. Circulation moyenne en altitude. La circulation moyenne se déduit complètement de la topographie des surfaces isobares moyennes.

Les résultats peuvent être présentés sous la forme de deux schémas (fig. 11 et 12), tous deux relatifs au mois de juillet. (En prenant leurs symétriques par rapport à l’équateur, on obtiendrait approximativement les schémas relatifs à la circulation moyenne de janvier.)

L’examen de l’une ou l’autre des figures 11 et 12 conduit aux remarques suivantes:

– les anticyclones polaires sont surmontés par des dépressions;

– les deux ceintures anticycloniques se décalent en direction de l’équateur à mesure que l’on s’élève. Dans l’hémisphère Nord, où règne l’été, le décalage est faible; dans l’hémisphère Sud, où règne l’hiver, le décalage est plus important. Il en résulte que l’alizé (de secteur est) est généralement surmonté d’un courant de secteur ouest, improprement appelé contre-alizé (en fait, il ne s’agit pas d’un courant de retour, comme le suggérerait l’appellation de contre-alizé);

– la ceinture dépressionnaire intertropicale se décale vers l’équateur à mesure que l’on s’élève. Par suite, la mousson (d’ouest) a une faible extension verticale; elle est surmontée par des vents d’est (alizés);

– le renforcement progressif de la pente des surfaces isobares, entre la surface du globe et le niveau 200 hPa (voisin de la tropopause), entraîne un renforcement des vents. Au-dessus de ce niveau, les vents deviennent progressivement moins forts; il s’ensuit que c’est vers le niveau 200 hPa, c’est-à-dire vers 12 km, que les vents moyens sont maximaux. Dans l’hémisphère hivernal, ce maximum est plus fort et aussi plus proche de l’équateur que dans l’hémisphère estival.

À ces zones de vents forts de la circulation moyenne de l’atmosphère correspondent les «jets» (ou jet-streams ) des circulations instantanées;

– au-dessus d’environ 22 km, dans l’hémisphère d’été, soufflent des vents de secteur est, tandis que l’autre hémisphère est balayé par des vents forts d’ouest.

Tous ces résultats résumés se déduisent de la répartition des températures par l’intermédiaire de la règle des épaisseurs.

Circulation méridienne moyenne

Ce qui précède concerne la vitesse horizontale moyenne du vent dont la composante zonale (ouest-est) est, de loin, la plus importante. Il n’a pas été tenu compte de la composante verticale moyenne. Celle-ci, bien que faible, présente l’intérêt d’être associée aux caractères généraux du temps: nuages et précipitations dans les zones de vent ascendant, ciel clair ou peu nuageux dans les zones de subsidence.

De nombreux auteurs ont proposé le schéma de la figure 13 pour la circulation méridienne moyenne. On y remarque trois cellules de circulation dans chaque hémisphère: cellule tropicale dite de Hadley, cellule tempérée dite de Ferrel et cellule polaire.

Si l’existence dans chaque hémisphère de la cellule tropicale de Hadley est admise aujourd’hui par nombre de météorologistes et le rôle de cette cellule reconnu comme important dans la circulation générale, au contraire, les cellules tempérées et polaires sont souvent contestées; la composante moyenne du vent dans le plan méridien est, en effet, trop faible pour être mesurable; de plus, même si elles existent, ces cellules tempérée et polaire ne jouent qu’un rôle très secondaire dans la circulation générale.

Aperçu sur le mécanisme de la circulation générale de l’atmosphère

On s’est jusqu’ici borné à décrire l’état moyen de l’atmosphère, tel qu’il ressort de l’observation. Il resterait à expliquer comment, à partir des lois de la physique et de l’hydrodynamique, cette circulation atmosphérique générale prend naissance et se maintient.

Cet aspect théorique du problème de la circulation générale est extrêmement complexe et il faut se borner à énoncer quelques considérations générales.

Considérations énergétiques

La source primaire de l’énergie reçue à la surface du globe et par l’atmosphère est le rayonnement solaire (visible ou invisible). Cette énergie est, à son tour, partiellement réfléchie par la surface terrestre, les océans et l’atmosphère ou absorbée par ces milieux, tandis qu’une partie se transforme en énergie cinétique qui entretient le mouvement incessant de l’atmosphère et des océans. Plus précisément, ce mouvement est la conséquence de l’inégale répartition en latitude de l’énergie reçue: aux basses latitudes, le système Terre-atmosphère gagne, en effet, plus de chaleur par absorption du rayonnement solaire qu’il n’en perd par émission propre de rayonnement (grandes longueurs d’onde); ce phénomène est inversé aux latitudes élevées.

Il faut donc qu’existe, des régions intertropicales vers les régions polaires, un transport de chaleur sans lequel les premières deviendraient encore plus chaudes et les secondes encore plus froides.

On montre que ce transport de chaleur est assuré d’une part par les courants marins, d’autre part et surtout (90 p. 100 environ) par les courants atmosphériques.

Comment ces derniers agissent-ils? Aux basses latitudes, ce transport est dû principalement à la circulation méridienne de la cellule tropicale, les perturbations intertropicales (cyclones, ondes d’est, etc.) n’ayant qu’un rôle accessoire.

Aux latitudes moyennes et élevées, on estime que ce sont au contraire les perturbations du front polaire qui jouent le rôle essentiel dans le transfert de chaleur, tandis que les courants méridiens moyens, qui correspondent aux cellules tempérée et polaire, passent au second rang.

Considérations dynamiques. Flux de moment cinétique

Ces considérations d’ordre énergétique montrent la nécessité de mouvements méridiens mais sans en préciser la structure; elles ne nous renseignent pas non plus sur la circulation zonale de l’atmosphère, beaucoup plus rapide que la circulation méridienne.

Tout d’abord, si la Terre et son atmosphère cessaient de recevoir le rayonnement solaire, le frottement freinerait l’atmosphère et finirait par supprimer tout déplacement relatif de l’atmosphère par rapport à la Terre; l’atmosphère aurait alors, par rapport à un trièdre de référence d’orientation fixe (parallèle au trièdre absolu), un mouvement de rotation «en bloc» autour de l’axe des pôles terrestres, dans le même sens et à la même vitesse angulaire que la Terre elle-même.

Partant de cet état initial hypothétique, supposons que soient rétablis les apports de rayonnement solaire: ceux-ci vont donner naissance à des mouvements méridiens. On peut montrer, par un raisonnement emprunté à Bergeron et à ses collaborateurs, que tout mouvement méridien, quel qu’il soit, entraîne une circulation zonale.

Dans le mouvement qui s’établit par rapport à des axes de direction fixe, le moment cinétique absolu d’une particule reste approximativement constant. Donc, toute particule se rapprochant de l’équateur acquiert une vitesse angulaire absolue inférieure à celle de la Terre, c’est-à-dire prend, par rapport à la Terre, une vitesse zonale de composante est; au contraire, toute particule se rapprochant du pôle acquiert par rapport à la Terre une vitesse zonale de composante ouest. Finalement dans une atmosphère supposée primitivement immobile, tout transport méridien crée l’établissement d’une zone de vents d’est aux basses latitudes et de deux zones de vents d’ouest (une zone par hémisphère) aux latitudes moyennes et élevées.

C’est bien là ce que montre l’observation, tout au moins du point de vue qualitatif.

Il existe donc un transport de moment cinétique absolu des régions intertropicales vers les régions de latitudes plus élevées, ce transport est surtout assuré par les grandes perturbations.

Simulation de la circulation générale

La simulation de la circulation générale de l’atmosphère peut être réalisée de deux façons différentes:

– À l’aide d’un liquide disposé dans un récipient cylindrique ou annulaire tournant autour de son axe et soumis à un gradient de température obtenu en chauffant le bord extérieur du récipient et en refroidissant la partie la plus proche de l’axe de rotation. De nombreuses expériences, en particulier celles de Hide et de Fultz, ont permis de reproduire certains traits de la circulation atmosphérique (cellules cycloniques ou anticycloniques, courants jets). Elles ont aussi mis en évidence les rôles respectifs de la vitesse de rotation et du gradient de température; si la première est faible et le gradient important, la circulation est essentiellement méridienne, du type cellule de Hadley, et rappelle la circulation de l’atmosphère tropicale; au contraire si la vitesse de rotation est importante et le gradient de température plus faible, la circulation devient plus zonale et les ondes formées par le liquide rappellent la circulation des zones tempérées.

– Par des méthodes numériques de traitement de modèles d’atmosphère qui non seulement prennent en compte les équations de la mécanique des fluides appliquées à l’atmosphère, mais également les flux d’énergie rayonnée recueillis par l’atmosphère et la surface du globe. Partant d’une atmosphère isotherme en repos par rapport à la Terre, l’intégration numérique de ces modèles poursuivie pendant une longue période (de l’ordre de plusieurs mois) permet de reproduire un état moyen de l’atmosphère analogue à celui que nous avons décrit précédemment.

Les nombreux essais tentés, d’abord par Phillips dès 1956, puis par Mintz, Leith et Smagorinsky avec des modèles de plus en plus complexes, ont ouvert la voie à la prévision du temps à moyen terme, aujourd’hui routinière.

atmosphère [ atmɔsfɛr ] n. f.
• 1665; du gr. atmos « vapeur » et sphaira « sphère »
1Couche d'air qui entoure le globe terrestre. Couches de l'atmosphère. Régions de l'atmosphère : troposphère, stratosphère, mésosphère, thermosphère, exosphère; ionosphère, magnétosphère; ozonosphère.
astron. Enveloppe gazeuse des corps célestes. L'atmosphère de Vénus, de Neptune. La Lune n'a pas d'atmosphère.
Par anal. Atmosphère stellaire : couche superficielle d'une étoile qui émet son rayonnement. Atmosphère solaire. chromosphère, photosphère.
2Spécialt Partie de l'atmosphère terrestre la plus proche du sol, qui est le siège des hydrométéores (nuages, pluie, neige). Étude de l'atmosphère. météorologie. Limpidité, pureté, transparence de l'atmosphère. Humidité de l'atmosphère.
3Par ext. Air d'un pays, air que l'on respire en un lieu. 1. air. « Une atmosphère étouffante, enflammée par le vent du sud » (Louÿs). « Une tornade pendant la nuit avait un peu rafraîchi l'atmosphère » (A. Gide). « la chambre était tiède, l'atmosphère douceâtre » ( Martin du Gard). Une atmosphère viciée.
4(XVIIIe) Fig. Vieilli L'atmosphère d'une personne, d'une chose, ce qui l'environne (comme un gaz), ce qui émane d'elle. ⇒ aura. « Ignorez-vous donc que chaque être a une atmosphère personnelle, qu'il répand autour de lui » (Jaloux). Vivre dans l'atmosphère de qqn, auprès de lui.
5Absolt, Mod. Le milieu, au regard des impressions qu'il produit sur nous, de l'influence qu'il exerce. ambiance, climat, environnement. Une atmosphère de travail, de vacances. « Il arriva en toilette des dimanches, mal à son aise dans cette atmosphère lugubre » (Flaubert). Fam. Changer d'atmosphère (d'où la réplique d'Arletty dans Hôtel du Nord de Prévert et Carné :« Atmosphère, atmosphère !... Est-ce que j'ai une gueule d'atmosphère ? »).
6(1701) Phys. Couche de fluide libre qui environne un corps isolé. Atmosphère d'un four.
7(1793) Pression de référence valant 1 013 hectopascals, servant à évaluer la pression exercée par les fluides. Une pression de dix atmosphères. aussi 2. pascal; 3. bar.

atmosphère nom féminin Enveloppe gazeuse entourant une planète, en particulier la Terre. Partie de l'atmosphère terrestre la plus proche du sol, dans laquelle se déroulent les phénomènes météorologiques. Milieu gazeux inclus dans une enceinte, un local et dont les caractéristiques sont adaptées à l'opération à mener. Air d'un pays, d'un lieu ; air que l'on respire en un lieu : L'atmosphère humide du littoral. La pluie a rafraîchi l'atmosphère. Milieu dans lequel on vit, considéré par rapport à l'influence qu'il exerce sur les êtres qui y vivent ; climat, ambiance : Une atmosphère familiale pesante.atmosphère (difficultés) nom féminin Orthographe Pas de h après le t. - Noter le -ph- de -sphère. Genre Féminin, comme une sphère, à la différence de un hémisphère : une atmosphère transparente. ● atmosphère (expressions) nom féminin Atmosphère standard, modèle d'atmosphère utilisé en aéronautique pour l'établissement de normes de construction ou la circulation aérienne. Atmosphère stellaire, région périphérique d'une étoile. Atmosphère normale, pression de référence (symbole atm) égale à la pression exercée par une colonne de mercure d'une hauteur de 76 cm à 0 °C et sous l'accélération normale de la pesanteur de 980,665 cm/s2. (L'atmosphère normale correspond à 101 325 pascals.) ● atmosphère (synonymes) nom féminin Enveloppe gazeuse entourant une planète, en particulier la Terre.
Synonymes :
- éther (poétique)
Milieu dans lequel on vit, considéré par rapport à l'influence...
Synonymes :
- air

atmosphère
n. f.
d1./d Enveloppe gazeuse qui entoure le globe terrestre.
|| Enveloppe gazeuse qui entoure une planète. L'atmosphère de Mars, de Vénus.
Atmosphère stellaire: zone qui entoure la surface d'une étoile et que traversent les rayonnements d'origine thermonucléaire émis par celle-ci.
d2./d Air que l'on respire en un lieu donné. Une atmosphère enfumée, irrespirable.
d3./d Fig. Milieu, ambiance morale et intellectuelle. Une atmosphère de corruption et d'intrigues.
d4./d CHIM Couche de fluide libre qui entoure un corps isolé. Atmosphère oxydante, réductrice.
d5./d METROL Atmosphère normale: unité de pression atmosphérique correspondant à 1 atm = 1,013.10 5 pascals.
Encycl. Géophys. et météo. - L'atmosphère est constituée par un mélange de gaz et de particules solides d'origine terrestre et cosmique. On admet qu'au-delà de 1 000 km d'altitude, du fait de la raréfaction des molécules d'air, l'atmosphère ne donne plus lieu à des phénomènes observables: c'est l' exosphère. La classification des couches de l'atmosphère repose sur la répartition verticale des températures. La troposphère, comprise entre le sol et une altitude de 7 km (- 50 °C) aux pôles et 16 km (- 56 °C) à l'équateur, représente 90 % de la masse de l'atmosphère; elle contient 100 % de la vapeur d'eau atmosphérique; elle est le siège de phénomènes météorologiques (V. météorologie et nuage). La stratosphère (ou ozonosphère), où la température moyenne est de 0 °C, s'étend jusqu'à une cinquantaine de kilomètres d'altitude; on y rencontre des vents violents pouvant atteindre 350 km/h; le rayonnement solaire y transforme une partie de l'oxygène (O 2) en ozone (O 3). Dans la mésosphère, qui s'étend jusqu'à 80 km d'altitude, la température décroît jusqu'à atteindre - 90 °C. Dans la thermosphère, la température a une grande variation diurne, mais croît toujours à mesure qu'on s'élève (plusieurs centaines de degrés au-dessus de 200 km). Dans la mésosphère et la thermosphère, des couches ionisées, réunies sous le nom de ionosphère, jouent un rôle électromagnétique important (aurores polaires, absorption ou réflexion des ondes radioélectriques, etc.).

⇒ATMOSPHÈRE, subst. fém.
A.— Couche gazeuse qui entoure le globe terrestre. Masse, poids, pesanteur de l'atmosphère :
1. Seuls les corps simples existent sur ces astres incandescents. Sur terre, cette simplicité des éléments se maintient encore en périphérie, dans les gaz plus ou moins ionisés de l'atmosphère et de la stratosphère, et probablement aussi, tout au fond, dans les métaux de la « barysphère ».
TEILHARD DE CHARDIN, Le Phénomène humain, 1955, p. 66.
2. ... nous donnerons également les traits principaux de l'évolution de la météorologie — y compris l'étude de la haute atmosphère ou aéronomie — et de l'océanographie physique.
Hist. gén. des sc., t. 3, vol. 2, 1964, p. 449.
P. anal., ASTRON. Enveloppe gazeuse qui entoure certains astres. Atmosphère solaire, planétaire :
3. L'observation nous enseigne que, malgré les frottements, l'atmosphère du soleil et les atmosphères des planètes ne possèdent pas une rotation uniforme.
H. POINCARÉ, Leçons sur les hypothèses cosmogoniques, 1911, p. 28.
Spéc., PHYS. Unité usuelle de pression. Pression de deux, de dix atmosphères.
P. métaph. :
4. Quel voyage et quelle société! C'était du Plaute à la douzième puissance. Une crapule de 75 atmosphères.
FLAUBERT, Correspondance, 1858, p. 257.
B.— P. ext. Air ambiant que l'on respire en un lieu donné :
5. Son compagnon dormait. Puis, comme il étouffait un peu dans l'atmosphère trop lourde de la chambre, il ouvrit la fenêtre, ce qui réveilla le pharmacien.
FLAUBERT, Madame Bovary, t. 2, 1857, p. 189.
6. La traction par Diesel est d'un emploi industriel; mais un tel moteur offre l'inconvénient grave d'augmenter la teneur de l'atmosphère de la mine en gaz nocifs et, ainsi, de rendre l'aération plus difficile.
E. SCHNEIDER, Le Charbon, 1945, p. 243.
7. « Bon Dieu! » soupira-t-il en passant sa main humide sur sa poitrine mouillée. Ça n'était pas de la chaleur; c'était une maladie de l'atmosphère : l'air avait la fièvre, l'air suait, on suait dans de la sueur.
SARTRE, La Mort dans l'âme, 1949, p. 9.
SYNT. Atmosphère chaude, douce, étouffante, glaciale, humide, sèche; atmosphère irrespirable, odorante, pure, salubre, saturée, toxique, viciée; atmosphère d'une salle; l'atmosphère de Paris, des villes, de la montagne; atmosphère d'encens, de tabac.
Au fig. Ce qui environne quelqu'un ou quelque chose, ce qui s'en dégage (ambiance, impression, influence, etc.) :
8. J'ai peu rencontré de méchants sur ma route, j'ai vécu dans une atmosphère de bonté, de génie, de générosité, d'amour et de vertu, je ne me souviens que des bons. J'oublie sans effort les autres.
LAMARTINE, Les Confidences, 1849, p. 13.
9. ... en dépouillant peu à peu certains sentiments de ce qu'ils ont de honteux quand on pense être seul à les éprouver, l'enseignement des actes engendre la tyrannie du respect humain. Ainsi se forme, d'invisibles influences, l'atmosphère morale et l'esprit du siècle.
M. BLONDEL, L'Action, 1893, p. 235.
Absolument :
10. ... « Vous savez, je n'ai jamais pensé à faire un article indiscret, dit-elle d'une voix de petite fille. Je cherchais seulement une atmosphère.
S. DE BEAUVOIR, Les Mandarins, 1954, p. 166.
SYNT. Atmosphère intellectuelle, psychologique, religieuse; atmosphère artistique, familiale, littéraire, musicale; atmosphère amicale, bruyante, héroïque, hostile, intime, joyeuse, passionnée, sympathique, tendue, troublée; atmosphère de combat, de complot, d'émeute, de guerre civile, d'hôpital, d'insécurité, de légende, de mensonge, de province, de terreur, de tyrannie; atmosphère de désastre, de deuil, de drame, de mort; atmosphère de beauté, de candeur, de confiance, de frivolité, de gaîté, d'ennui, de noblesse, de poésie, de sensualité, de silence, de tristesse; atmosphère des ateliers, des cafés, du collège, du couvent, du Quartier latin, de la prison, d'un bal, d'une époque, d'un roman, d'un salon, d'un tableau; alléger, détendre l'atmosphère; changer d'atmosphère; baigner dans une atmosphère; vivre dans une pareille atmosphère, dans l'atmosphère de la médiocrité, du bonheur.
Spécialement
CIN. ,,1. Moyens par lesquels un film vise à l'unité de ton et de style, ou à l'évocation exacte du cadre et du milieu de l'action. 2. Personnage, rôle qui contribue à cette unité et à cette exactitude`` (GIRAUD 1956).
MUS., PEINT., SCULPT. :
11. Une atmosphère inoubliable enveloppe Pelléas. Cette musique est un climat du sentiment.
A. SUARÈS, Debussy, 1936, p. 79.
12. Il faut que toute chose sculptée se crée son atmosphère. Une vraie sculpture se fait à elle-même aura, son milieu respirable.
L. GILLET, Essai sur l'art fr., 1938, p. 116.
Rem. Vocab. radiophonique :
13. La radio s'efforce, non sans succès d'ailleurs, de créer des atmosphères au moyen de bruits imitatifs, d'évocations rythmées parallèlement à l'action ou à la musique.
Vocab. radiophonique (journaux), [1933-52].
PRONONC. ET ORTH. :[]. FÉR. Crit. t. 1 1787 écrit : atmosphère ou athmosphère; il cite en outre une orth. atmosfère.
ÉTYMOL. ET HIST. — 1. 1665 (CHAPELAIN, Lettre adressée à Pierre-Daniel Huet [1630-1721] d'apr. L. Tolmer ds Fr. mod., t. 14, p. 290); 1690 subst. fém. (FUR. : Atmosphère. C'est la partie de l'air qui est chargée de vapeurs, ou de nuages, & qui n'a pas la pureté de la région étherée : c'est ce qui cause la réfraction de la lumière des astres. La lune paroît plus grosse à son lever, à cause des vapeurs de l'Atmosphere); 1694 subst. masc. (Ac.); 1704 subst. fém. (Trév.) et dans la plupart des dict. gén. postérieurs; 2. 1759, 10 août, p. ext. « en parlant de l'air d'une ville, d'une chambre, de l'air que respire une personne » (DIDEROT, Lettres à Melle Voland ds Dict. hist. Ac. fr. : Les habitants de ce pays [Langres] ont... une inconstance de girouette; cela vient, je crois, des vicissitudes de leur atmosphère, qui passe en vingt-quatre heures du froid au chaud, du calme à l'orage, du serein au pluvieux); 3. av. 1787 masc. fig. (Linguet cité par FÉR. Crit. : C'est dans cet atmosphère qu'un prisonnier respire); av. 1793 (BARNAVE, Intr. Révol. Fr. ds Œuvres, éd. Mme St-Germain et M. Bérenger de la Drome, t. 1, p. 210 : On avait, d'ailleurs, su entourer cette assemblée d'une atmosphère factice); 4. 1834 phys. « unité de mesure de pression » (BOISTE).
Composé du gr. « vapeur humide » (ARISTOTE, Problèmes, 1, 21 ds BAILLY) et « sphère céleste » (ID., Métaphysique, 2, 8, ibid).. Atmosphère, masc. ds Ac. 1694-1740.
STAT. — Fréq. abs. littér. :2 845. Fréq. rel. littér. : XIXe s. : a) 3 279, b) 3 254; XXe s. : a) 3 936, b) 5 190.
BBG. — BADER-TH. 1962. — BOUILLET 1859. — BRARD 1838. — BURKART (R.). Climat. Archivum romanicum. 1937, t. 21, p. 189. — Canada 1930. — CHASS. 1970. — CHESN. 1857. — COLAS-CAB. 1968. — DELC. t. 1 1926. — DUVAL 1959. — Électron. 1963-64. — ESN. 1966. — FÉN. 1970. — FROMH.-KING 1968. — GALIANA Astronaut. 1963. — GALIANA Déc. sc. 1968. — GEORGE 1970. — GIRAUD 1956. — GRAND. 1962. — GRUSS 1952. — GUILB. Aviat. 1965. — LACR. 1963. — LAITIER 1969. — Lar. méd. 1970. — LITTRÉ-ROBIN 1865. — Méd. Biol. t. 1 1970. — MICHAËLSSON (K.). Ambiance. St. neophilol. 1939/40, t. 12, p. 109. — MULLER 1966. — NYSTEN 1824. — PIERREH. 1926. — PIERREH. Suppl. 1926. — PLAIS.-CAILL. 1958. — POULET (G.). Sphère et atmosphère dans Balzac. In : [Mél. Spitzer (L.)]. Bern, 1958, pp. 340-356. — PRIVAT-FOC. 1870. — SÉGUY 1967. — SOÉ-DUP. 1906. — TIMM. 1892. — UV.-CHAPMAN 1956.

atmosphère [atmɔsfɛʀ] n. f.
ÉTYM. 1665; composé du grec atmos « vapeur humide », et sphaira « sphère céleste ». — Le mot a été aussi au masc. (Académie 1694) jusqu'à la fin du XVIIIe.
1 Enveloppe gazeuse qui entoure le globe terrestre. || Selon les Anciens, l'éther remplissait les espaces situés au delà de l'atmosphère. || Couches de l'atmosphère. || Régions de l'atmosphère, définies par la température, la composition chimique. Mésosphère, stratosphère, thermosphère, troposphère; homosphère, hétérosphère, exosphère; ionosphère, magnétosphère. aussi Aérosphère, biosphère.Région de l'atmosphère. || La basse, la moyenne, la haute atmosphère. || L'atmosphère supérieure. || Étude de la moyenne et haute atmosphère. Aéronomie.
1 Comme les différentes couches de l'atmosphère sont capables de dilatation et de compression (…)
d'Alembert, Œuvres, t. XIV, p. 29, in Pougens.
2 Mais le système nerveux peut-il se concevoir vivant sans l'organisme qui le nourrit, sans l'atmosphère où l'organisme respire, sans la terre que cette atmosphère baigne, sans le soleil autour duquel la terre gravite ?
H. Bergson, Matière et Mémoire, p. 9.
Astron. Enveloppe gazeuse (avec ou sans oxygène) qui entoure une planète. || L'atmosphère de Vénus, de Neptune. || La Lune n'a pas d'atmosphère. || L'atmosphère terrestre (cf. ci-dessus l'emploi absolu).
3 Mars a une atmosphère dans laquelle on a pu, par le spectroscope, constater la présence de la vapeur d'eau (…)
P. Poiré, Dict. des sciences, p. 2443.
3.1 De la planète Uranus, paraît-il, l'atmosphère serait si lourde que les fougères sont rampantes; les bêtes se traînent écrasées par le poids des gaz.
Jean Genet, Journal du voleur, p. 47.
Par anal. || Atmosphère stellaire : région superficielle d'une étoile, qui émet son rayonnement. || Atmosphère solaire. Photosphère.
2 Spécialt (premier sens, historiquement). Partie de l'atmosphère terrestre la plus proche du sol, qui est le siège des hydrométéores (nuages, pluie, neige). || Étude de l'atmosphère. || Phénomènes de l'atmosphère, variations de l'atmosphère ( Météorologie; climat, courant, météore, nuage, perturbation, temps, vent). || Limpidité, pureté, transparence de l'atmosphère. || Masse, pesanteur de l'atmosphère (en un point). Anticyclone, baromètre, isobare, pression; et ci-dessous, 7. : unité de pression. || Humidité de l'atmosphère. Hygromètre, hygrométrie. || Pouvoir évaporant de l'atmosphère. Évaporimètre (instrument de mesure).
3 (1759). Air que l'on respire en un lieu. Air. || Une atmosphère chaude, étouffante, pesante. Chaleur, touffeur. || Une atmosphère viciée. || Une atmosphère empuantie par le tabac.
4 (La mer) en adoucit la rigueur (de l'hiver) sur nos côtes, en attiédissant leur atmosphère par sa chaleur.
Bernardin de Saint-Pierre, Harmonies de la nature, I, 5.
5 Nul souffle n'agitait l'atmosphère.
Th. Gautier, le Roman de la momie, I.
6 (…) une atmosphère pénétrée par une douce lumière d'un jaune mirabelle.
Barrès, la Colline inspirée, p. 8. (→ Ardoisé, cit. 1).
7 Une atmosphère étouffante, enflammée par le vent du sud et pleine de sable en poussière, pesait sur la foule immobile.
Pierre Louÿs, Aphrodite, IV, 2.
8 L'atmosphère lui sembla s'être raréfiée tout à coup; il étouffait.
Martin du Gard, les Thibault, t. I, p. 53.
9 (…) la chambre était tiède, l'atmosphère douceâtre (…)
Martin du Gard, les Thibault, I, 8.
9.1 Une tornade pendant la nuit avait un peu rafraîchi l'atmosphère.
Gide, Voyage au Congo, in Souvenirs, Pl., p. 704.
4 (XVIIIe). Par métaphore ou fig. Vieilli. || L'atmosphère d'une personne, d'une chose : ce qui l'environne (comme un gaz), ce qui émane d'elle; l'influence qui semble se dégager des êtres et des choses. Ambiance, aura, climat, entourage, enveloppe, environnement, fluide, influence, milieu. || Atmosphère bienfaisante ou dangereuse; naturelle ou factice. || Atmosphère de corruption, de vices. || Vivre dans l'atmosphère de quelqu'un.
10 La plupart des parties du corps sont environnées, de tous côtés, d'une couche celluleuse plus ou moins abondante, qui leur forme, selon l'expression heureuse de Bordeu, une espèce d'atmosphère particulière, atmosphère au milieu de laquelle ils se trouvent plongés (…)
Bichat, Anatomie générale, 1812, t. I, p. 22, in Littré.
11 Quelques auteurs, moins sages, ont admis une atmosphère nerveuse se propageant plus ou moins loin, de manière que, quoiqu'un organe n'eût point de nerf, il suffisait qu'il fût dans l'atmosphère d'un cordon nerveux pour être le siège de sensations (…)
Bichat, Anatomie générale, 1812, t. I, p. 173, in Littré.
12 L'esprit est l'atmosphère de l'âme.
Joseph Joubert, Pensées, « De l'âme. »
13 Il y a une atmosphère des idées. Dans une cour de justice, les idées de la foule pèsent sur les juges, sur les jurés, et réciproquement.
Balzac, Une ténébreuse affaire, Pl., t. VII, p. 615.
14 Quelle atmosphère étrange on respire autour d'elle !
A. de Musset, Premières poésies, « Coupe », IV, 1.
15 (…) la paix nous a semblé l'atmosphère naturelle de l'esprit humain (…)
Renan, Questions contemporaines, Réflexions sur l'état des esprits, 1849.
16 Il (Racine) plonge ses personnages le plus souvent dans une atmosphère lointaine, mystérieuse, légendaire et par conséquent poétique.
Émile Faguet, XVIIe s., Études littéraires, p. 338.
17 (…) Ignorez-vous donc que chaque être a une atmosphère personnelle, qu'il répand autour de lui et dont on subit plus ou moins l'influence.
Edmond Jaloux, le Jeune Homme au masque, p. 84.
Loc. Vivre dans l'atmosphère de qqn, auprès de lui.
5 Mod. Le milieu, au regard des impressions qu'il produit sur nous, de l'influence qu'il exerce. Ambiance, climat, environnement. || Une atmosphère de travail, de vacances. || « Il arriva en toilette des dimanches, mal à son aise dans cette atmosphère lugubre » (Flaubert).
18 Il tremblait dans l'air un murmure d'adieu presque serein, une atmosphère de malheur aisé.
Edmond Jaloux, les Visiteurs, XXX.
19 (…) sa santé, sa jeunesse apportèrent enfin dans ce lieu une atmosphère purificatrice.
Martin du Gard, les Thibault, III, 7.
REM. Certains emplois ont à la fois cette valeur et celle du sens 4 :
20 C'est une fonction très mal payée, mais qui me permettra d'approcher un des hommes les plus intelligents de ce temps et de travailler dans son atmosphère.
G. Duhamel, Chronique des Pasquier, VI, 2.
Fam. || Changer d'atmosphère.
REM. Cet emploi donne lieu à une réplique célèbre du dialogue du film Hôtel du Nord (Prévert et Carné) où, en réponse à son amant qui lui déclare qu'il veut « changer d'atmosphère », le personnage joué par Arletty s'exclame « Atmosphère ! atmosphère !… Est-ce que j'ai une gueule d'atmosphère… ! ».
6 (1701). Phys. Couche de fluide libre qui environne un corps isolé. || L'atmosphère d'un four à céramique.
21 Un fluide rare, transparent, compressible et élastique, qui environne un corps, en s'appuyant sur lui, est ce que l'on nomme son atmosphère.
Laplace, Exposition du système du monde, IV, 10, in Littré.
7 (1793). Unité de mesure de la pression des gaz (poids d'une colonne de mercure de 1 cm2 de base sur 76 cm de hauteur). || Une pression de dix atmosphères. aussi Pascal; bar, barye, pièze.
DÉR. Atmosphérique.

Encyclopédie Universelle. 2012.

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