Eau atmosphérique

Définition

L'eau atmosphérique regroupe tous les types d'eau fournie par l'atmosphère : précipitations (eau de pluie), neige, brouillard, brume et toute humidité atmosphérique, à l'exclusion des eaux du sol.

L'eau atmosphérique dans le cycle de l'eau :

Vue de toutes les eaux atmosphériques dans le cycle hydrologique (cycle de l'eau).

Explications

La quantité d'eau atmosphérique est souvent mesurée comme un rapport, en pourcentage, de la quantité d'humidité atmosphérique dans un volume d'air à la quantité totale que ce volume peut contenir à la température et à la pression atmosphérique données.

Toute l'eau sous la surface de la terre est appelée eau souterraine pour la distinguer de l'eau de surface et de l'eau atmosphérique (voir la zone intermédiaire).

Eau de l'atmosphère

L'atmosphère contient environ 1,3 × 10⁴ km³ ou 0,0001 % du total des sources d'eau naturelles sur la Terre. Malgré une teneur en humidité relativement faible dans l'atmosphère, c'est la seule source de régénération d'eau douce dans la nature (par évaporation) et la principale source de reconstitution des réserves d'eau (par les précipitations).

L'évaporation totale de la surface des océans et des continents s'élève à 577 000 km³ par an. Elle consomme en moyenne 88 Wt/m² de chaleur, ce qui représente plus d'un tiers de l'approvisionnement en énergie solaire de la Terre.

L'eau atmosphérique, passant d'un état à un autre, participe à la circulation de l'eau dans la nature. En effet, la totalité des 577 000 km³ d'eau de l'atmosphère se précipite vers la Terre. Le transfert méridien de vapeur d'eau est une particularité importante de la circulation de l'eau.

Sources d'eau atmosphérique

L'eau apparaît dans l'atmosphère principalement en raison de son évaporation de la surface de l'océan et de la Terre. L'évaporation immédiate des surfaces des plantes vertes (transpiration) et des surfaces de glace (sublimation) augmente également la teneur en H2O dans l'atmosphère. La vapeur d'eau a une durée de vie moyenne d'une dizaine de jours dans l'atmosphère et peut se déplacer sur des milliers de kilomètres avant que la condensation n'intervienne.

Le transfert d'humidité est caractérisé par deux processus principaux : l'échange entre les bandes de latitude (échange d'humidité méridienne) et l'échange entre la terre et la mer. L'eau évaporée des eaux océaniques subtropicales est transportée vers l'équateur par les vents de surface dominants de la circulation de Hadley.

Près de l'équateur, les vents de surface des hémisphères nord et sud convergent dans la zone de convergence intertropicale (ITCZ), provoquant ainsi une forte convection verticale et de fortes précipitations. En conséquence, les zones tropicales prélèvent plus d'eau de l'atmosphère qu'elles n'en fournissent.

Les échanges d'humidité terre-mer sont équilibrés même si la mer perd plus d'eau par évaporation qu'elle n'en reçoit sous forme de précipitations et que la terre en reçoit plus par précipitations qu'elle n'en perd par évaporation. L'équilibre est maintenu par les écoulements fluviaux et souterrains vers les océans.

Lorsque l'air non saturé est refroidi, il finit par atteindre le point de saturation. À ce stade (le point de rosée), tout refroidissement supplémentaire entraîne le dépôt de vapeur d'eau sur des surfaces pratiques, généralement les très petites particules atmosphériques qui servent de noyaux de condensation.

Les hydrométéores formés par ce processus de condensation (un hydrométéore est toute petite forme condensée d'eau tombant à travers ou en suspension dans l'air) se développent par accrétion de vapeur d'eau. Lorsque des tailles de l'ordre de 10 à 20 μm sont atteintes, la vapeur d'eau disponible est généralement épuisée et un nuage stable se forme.

Un fait élémentaire de la physique est que les changements d'énergie sont impliqués dans la transformation de l'eau d'un état à un autre. Dans le cas de l'évaporation, cette énergie (la chaleur de vaporisation) est de 2260 J/kg à 25 °C. L'énergie provient principalement de l'énergie solaire retenue dans la vapeur d'eau et connue sous le nom de chaleur latente. Il est libéré dans l'atmosphère lors de la condensation et constitue une partie très importante du bilan thermique atmosphérique.

En raison de la libération de chaleur latente, les nuages sont plus chauds que l'air sans nuages environnant et leur flottabilité est améliorée, comme on peut le remarquer lorsqu'on vole à travers les nuages dans un avion. Tout comme l'eau a besoin d'énergie pour s'évaporer, elle est restituée lorsque la vapeur d'eau se condense. Pour maintenir l'équilibre thermique, une couche d'eau d'environ 100 cm par an est évaporée de la surface et ensuite condensée dans l'atmosphère pour produire des précipitations.

La condensation intervient lorsque l'air, étant saturé de vapeur d'eau, devient plus humide et lorsqu'une humidité relative atteint 100 %. La condensation peut prendre la forme de rosée ou, si la température descend en dessous de 0 °C, de givre. La condensation dans l'atmosphère existe sur les noyaux de condensation, qui sont de petites particules (poussière, cristaux de sel, fumée d'incendie, etc.).

La condensation de la vapeur d'eau dans l'atmosphère entraîne la formation de nuages. Ceux-ci sont classés selon leur forme et leur état (gouttes d'eau ou cristaux de glace) en types, genres et variétés.

L'humidité est évacuée de l'atmosphère en raison des précipitations sous forme de pluie, de neige, de grêle, de bruine, de grésil, etc. Trois principaux types de précipitations sont distingués.

Les précipitations orographiques sont causées par le mouvement vertical de l'air qui existe lorsqu'il s'écoule autour d'un relief inégal dans le sol.

Les précipitations des cyclones extratropicaux sont liées à la migration des zones de basse pression aux latitudes moyennes et élevées, et les précipitations de masse d'air sont causées par des perturbations au sein de masses d'air homogènes. Les précipitations de masse d'air sont caractéristiques des latitudes moyennes continentales en été.

Le brouillard est l'accumulation des plus petites gouttes d'eau ou des cristaux de glace diminuant la visibilité près de la couche d'air de surface. Il y a des brouillards de refroidissement et d'évaporation. Le brouillard de rayonnement peut se former lorsqu'il n'y a pas de nuages et en raison du refroidissement de la surface terrestre par le rayonnement thermique à ondes longues la nuit.

Le brouillard d'advection peut se former en raison du mouvement horizontal d'une masse d'air relativement chaud sur une surface terrestre sous-jacente plus froide. Des brouillards d'évaporation sont observés à la surface de l'eau et à l'interface entre deux masses d'air de températures et d'humidités différentes (brouillard frontal).

En rapport avec "eau atmosphérique"

• air atmosphérique

  

  L'air atmosphérique est l'air ambiant que tous les organismes respirent dans l'atmosphère terrestre.

• azote atmosphérique

  

  L'azote atmosphérique spécifie que l'azote provient de l'air. En effet, l'air contient 78 % d'azote sous forme gazeuse (N2, azote moléculaire).

• conditions atmosphériques

  

  Les conditions atmosphériques résument les phénomènes de l'atmosphère dans une situation météorologique à un certain moment et en un certain lieu défini.

• dépôt atmosphérique

  

  Le dépôt atmosphérique est un processus de transport très important pour les gaz et les particules de l'atmosphère vers les surfaces terrestres et aquatiques.