Les masses d'air

Introduction

Une masse d'air est une portion de la troposphère.

La troposphère n'est pas un tout aux propriétés physiques homogènes, comme le démontre sa segmentation horizontale.

Une masse d'air, qui occupe un volume à grande échelle, se caractérise par une certaine uniformité horizontale de température et d'humidité.

Elles sont séparées par des fronts qui forment une zone de transition entre deux masses, zone où varient sensiblement et rapidement les champs horizontaux de température et d'humidité.

Formation des masses d'air

Une masse d'air se définit comme une importante section de la troposphère dont les caractéristiques vont de pair avec les vastes régions terrestres dont elle subit l'influence.

Les masses d'air s'étendent souvent sur plusieurs milliers de kilomètres.

Par exemple, en hiver, les hautes latitudes ne reçoivent que très peu d'ensoleillement, l'hémisphère nord étant incliné à l'opposé du soleil. L'air de ces régions devient alors très froid. Par contre, l'air au dessus du golfe du Mexique est plus chaud et très humide grâce à la présence du golfe. La masse d'air du nord et celle du golfe du Mexique ont des caractéristiques opposées.

Bien que l'air froid soit graduellement réchauffé dans sa descente vers le Sud, il y a un contraste marqué entre les deux masses d'air lorsqu'elles sont côte à côte dans la zone tempérée.

Comme les masses d'air ne se mélangent habituellement pas, la zone de transition entre l'air chaud et l'air froid, le front polaire, est relativement étroite.

Si la surface de la Terre était uniforme, il pourrait n'y avoir que deux masses d'air : une chaude et une froide. Or, elles seraient justement séparées par un front polaire.

Mais, la présence des continents et des océans vient changer les choses. Les échanges de chaleur et d'humidité entre l'atmosphère et la surface étant bien différents, il en résulte la formation d'autres masses d'air.

Classification des masses d'air

Au sud du front polaire, l'air tropical très chaud et humide est constamment nourri par de la vapeur d'eau en provenance des océans équatoriaux.

Au nord, il y a l'air polaire et l'air glacial de l'Arctique, originant des champs de neige et de glace. L'air polaire se situe entre l'air arctique et l'air tropical. Il est constitué d'une partie de l'air arctique réchauffé au cours de sa descente vers le Sud.

En résumé, la planète est entourée d'air arctique et antarctique, d'air polaire et d'air tropical.

En plus de diviser l'air selon un régime de température, on le divise aussi selon son humidité spécifique.

Une masse d'air sec portera un nom composite dont le dénominateur sera l'expression " continental ", pour laisser entendre que son passage au-dessus du continent ne lui a rapporté que peu d'humidité.

D'autre part, le mot " maritime " identifie des masses d'air humide arrivant des grandes étendues d'eau ou des grandes sources d'humidité que sont les océans ou les grands espaces où la végétation est abondante.

En combinant les deux types de classification, on obtient un total de six masses d'air :

• continentales polaires (cP),
• continentales arctiques (cA),
• continentales tropicales (cT),
• maritimes polaires (mP),
• maritimes arctiques (mA),
• maritimes tropicales (mT).

Mouvements des masses d'air

Les masses d'air ne sont pas statiques. Elles voyagent en fonction des vents. Tout au long de leur trajet, les caractéristiques des masses d'air seront modifiées. Une masse d'air polaire, lorsqu'elle voyage vers le sud, se réchauffera au fur et à mesure et pourra s'humidifier si elle passe au-dessus d'un océan. Ce genre de modification peut faire en sorte qu'une masse d'air puisse perdre au long de son voyage beaucoup de ses caractéristiques initiales, la rendant difficile àreconnaître.

Modification des masses d'air

Bien que la masse d'air soit par définition une entité dont la température et l'humidité sont horizontalement quasi uniformes, il peut y avoir des variations importantes de ces propriétés, variations sont souvent localisées.

Leur importance n'est cependant pas assez grande pour provoquer la formation de zones de transition que sont les fronts.

Sur une carte de surface, pour une même masse d'air, on note régulièrement que des stations ont enregistré des températures ou des points de rosée qui divergent radicalement de l'ensemble des données.

Ce phénomène est dû à la topographie, qui crée localement un microclimat propre aux caractéristiques du terrain : lac, montagne, vallée...

Si l'air passe au-dessus d'un lac, d'une forêt, d'un terrain humide ou d'une neige fondante, l'humidité qu'il y absorbe fait grimper localement le point de rosée des couches inférieures.

Ces différences sont toutefois moins perceptibles à 850 hPa, où la masse d'air est nettement dominante.

Si les différences deviennent nombreuses et atteignent une grande échelle, tant à l'horizontale qu'à la verticale, la masse d'air changera carrément de type.

Facteurs déterminant le temps

Pour comprendre la raison pour laquelle une masse d'air provoque certaines conditions, on doit tenir compte de la combinaison des facteurs qui déterminent le temps.

Ces facteurs de formation ou de dissipation des nuages générateurs de précipitations, sont au nombre de trois : humidité spécifique, refroidissement et stabilité.

Certaines masses sont très sèches et produisent très peu de nuages, contrairement à l'air maritime tropical dont l'humidité spécifique élevée donne souvent lieu à des nuages, des précipitations et du brouillard.

La formation de nuages ou de précipitations se produit lorsqu'il y a saturation de l'humidité. On peut avoir saturation par un apport en vapeur d'eau ou encore par un abaissement de la température de la masse d'air.

Or, il y a trois processus bien distincts de refroidissement d'une masse d'air :

• contact avec une surface qui la refroidit par rayonnement
• advection au-dessus d'une surface plus froide
• expansion résultant d'une ascension à grande échelle.

Étant donné que la plupart des nuages et des précipitations résultent d'un refroidissement par expansion associé à l'air ascendant, il est clair que la stabilité est un facteur de première importance.

On détermine l'humidité spécifique et la stabilité d'une masse d'air, en partie par la nature de la surface au-dessus de laquelle la masse s'est formée, et en partie par le parcours emprunté par la masse sur le continent.

Le temps qu'il fait dans les masses d'air

L'identification d'une masse d'air ne suffit pas à prédire le temps qu'il fera, sauf dans les grandes lignes ; il est donc fondamental d'en référer aux données recueillies en altitude par radiosondages, observations des pilotes et photos prises par satellites.

Mais ce sont les nombreuses données pointées sur téphigramme qui garantissent les meilleures indications sur la stabilité et l'humidité de l'air.

Si l'air continental arctique est modifié, il peut donner du temps clair et froid dans une région, et ailleurs, des averses de neige et des nuages cumuliformes.

On ne peut se fier au seul fait qu'une masse d'air a été clairement identifiée pour en prévoir le temps qu'elle réserve.

C'est uniquement l'ensemble des données qui permettent avec certitude d'identifier et le type, le nombre et l'étendue des masses d'air simultanément présentes au-dessus du continent.

Quelles masses d'air concernent l'Europe ?

Plusieurs masses d'air peuvent atteindre l'Europe et y apporter un temps caractéristique. Leur origine, et le trajet emprunté vont influer sur leur propriété et déterminer le temps en Europe.

L'air arctique

arrivée par l'Atlantique (invasion froide du Labrador) ou la mer du Nord: son passage au dessus des zones océaniques la réchauffe et la charge d'humidité par la base, ce qui la déstabilise. Elle devient alors une masse d'air polaire maritime à caractère convectif, et s'accompagne d'un temps à nuages cumuliformes et averses.

L'instabilité est beaucoup plus marquée pour l'air d'origine arctique, plus froid à l'origine.

A noter que cette instabilité est plus forte en été.

L'air polaire

Arrivée par l'Europe de l'Est (masse d'air polaire originaire de Sibérie) : la masse d'air garde son caractère d'origine car elle se déplace sur une surface froide et sèche. Cette masse d'air polaire continentale envahie alors l'Europe de l'Ouest et est à l'origine de vagues de froid intenses.

Le temps associé est généralement clair et sec, avec occasionnellement des stratus ou stratocumulus dus à l'humidification des basses couches au dessus de la Baltique ou de la mer du Nord.

L'air tropical

Il provient souvent de la zone anticyclonique atlantique. Il s'agit donc d'air tropical maritime, chaud et humide.

En hiver, il se refroidit par la base et se stabilise: son arrivée sur la France se traduit par des brumes ou brouillards ou nuages stratiformes bas.

En été, la masse d'air devient instable et la convection se développe.

Parfois, il provient aussi des déserts du Sahara ou de l'Arabie (là où il s'est formé). Chaud et instable, cet air se charge d'humidité en traversant la Méditerranée et provoque souvent des orages sur les reliefs ou les régions méridionales.

Remarque: on ne parlera pas de l'air équatorial, issu des ceintures anticycloniques subtropicales, et qui n'atteint jamais l'Europe. (c'est dans ce type d'air que l'on retrouve les cumulonimbus à très grand développement vertical).

Que se passe-t-il lorsque deux masses d'air se
rencontrent ?

La rencontre d'une masse d'air froid et d'une masse d'air chaud donne naissance à une dépression. Le mécanisme de cette naissance est expliqué par ailleur.

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