Une classification climatique

La classification climatique est la catégorisation des régions en fonction de conditions climatiques similaires, telles que la température, l'humidité et le rayonnement solaire, afin de simplifier les stratégies de conception des bâtiments et des programmes d'efficacité énergétique. Il existe plusieurs types de classifications climatiques telles que celles de Köppen, Thornthwaite, etc.

Un modèle de classification climatique :

Ce modèle de classification des climats est appelé la classification de Köppen.

Généralités

Les classifications climatiques risque d'évoluer en même temps que les zones climatiques mouvantes en fonction du réchauffement climatique. Chaque classification des climats est évaluée tous les 30 ans.

Une classification climatique est la formalisation de systèmes qui reconnaissent, clarifient et simplifient les similitudes climatiques et les différences entre les zones géographiques afin d'améliorer la compréhension scientifique des climats. Les schémas de classification s'appuient sur des efforts qui trient et regroupent de vastes quantités de données environnementales afin de mettre au jour des modèles entre des processus climatiques en interaction.

Toutes ces classifications sont limitées dans la mesure où deux zones ne sont pas soumises exactement aux mêmes forces physiques ou biologiques. La création d'un schéma climatique individuel suit une approche génétique ou empirique. Le climat est très évolutif et changeant entre le pôle Nord de l'Arctique et le pôle Sud de l'Antarctique.

Les nuages participent à la classification climatique :

Toute classification climatique prend en compte diverses composantes du climat dont les nuages. Ici, une carte mondiale indiquent les endroits nuageux et ensoleillés du monde selon une carte de l'Observatoire de la Terre de la NASA utilisant les données recueillies entre juillet 2002 et avril 2015.

Par rapport au climat

Le climat d'une région est la synthèse des conditions environnementales (sols, végétation, climat, etc.) qui y ont prévalu sur une longue période. Cette synthèse implique à la fois les moyennes des éléments climatiques et les mesures de variabilité (telles que les valeurs extrêmes et les probabilités). Le climat est un concept complexe et abstrait impliquant des données sur tous les aspects de l'environnement terrestre. En tant que tel, on ne peut dire que deux localités sur Terre ont exactement le même climat.

Néanmoins, il apparaît clairement que, sur des zones restreintes de la planète, les climats varient dans une gamme limitée et que l'on peut discerner des régions climatiques dans lesquelles une certaine uniformité est apparente dans les schémas des éléments climatiques. De plus, des régions du monde très éloignées possèdent des climats similaires lorsque l'ensemble des relations géographiques existant dans une région est parallèle à celui d'une autre.

Cette symétrie et l'organisation de l'environnement climatique suggèrent une régularité mondiale sous-jacente et l'ordre dans les phénomènes causant le climat (tels que les modèles de rayonnement solaire entrant, la végétation, les sols, les vents, la température et les masses d'air). Malgré l'existence de tels modèles sous-jacents, la création d'un système climatique précis et utile est une tâche ardue.

Premièrement, le climat est un concept multidimensionnel, et il n'est pas évident de déterminer laquelle des nombreuses variables environnementales observées devrait être choisie comme base de la classification. Ce choix doit être fait sur un certain nombre de motifs, à la fois pratiques et théoriques.

Par exemple, utiliser trop d'éléments différents ouvre la possibilité que la classification comporte trop de catégories pour être facilement interprétées et que beaucoup de catégories ne correspondent pas aux climats réels. De plus, les mesures de nombreux éléments du climat ne sont pas disponibles pour de vastes régions du monde ou ont été collectées pendant une courte période.

Les principales exceptions sont les données sur les sols, la végétation, la température et les précipitations, qui sont plus largement disponibles et ont été enregistrées pendant de longues périodes.

Le choix des variables est également déterminé par le but de la classification (par exemple, tenir compte de la distribution de la végétation naturelle, expliquer les processus de formation du sol ou classer les climats en termes de confort humain). Les variables pertinentes dans la classification seront déterminées par ce but, de même que les valeurs de seuil des variables choisies pour différencier les zones climatiques.

Une deuxième difficulté résulte de la nature généralement progressive des changements des éléments climatiques sur la surface de la Terre. Sauf dans des situations inhabituelles dues aux chaînes de montagnes ou aux littoraux, la température, les précipitations et d'autres variables climatiques ont tendance à changer lentement sur la distance. En conséquence, les types de climat ont tendance à changer imperceptiblement quand on se déplace d'un endroit sur la surface de la Terre à l'autre.

Choisir un ensemble de critères pour distinguer un type climatique d'un autre est donc équivalent à tracer une ligne sur une carte pour distinguer la région climatique possédant un type de celle ayant l'autre. Bien que cela ne diffère en rien des nombreuses autres décisions de classification que l'on fait régulièrement dans la vie quotidienne, il faut toujours se rappeler que les frontières entre les régions climatiques adjacentes sont placées arbitrairement à travers des régions de changements continus et progressifs. sont loin d'être homogènes en termes de leurs caractéristiques climatiques.

La plupart des systèmes de classification sont conçus pour une application à l'échelle mondiale ou continentale et définissent des régions qui sont des subdivisions majeures des continents de plusieurs centaines à plusieurs milliers de kilomètres. Ceux-ci peuvent être appelés macroclimats.

Non seulement il y aura des changements lents (du sec au mouillé, du chaud au froid, etc.) à travers une telle région en raison des gradients géographiques des éléments climatiques sur le continent dont la région fait partie, mais il existera des mésoclimats dans ces régions associés à des processus climatiques existant à une échelle de dizaines à centaines de kilomètres qui sont créés par des différences d'élévation, l'inclinaison, les plans d'eau, les différences de couverture végétale, les zones urbaines, etc.

Les mésoclimats, à leur tour, peuvent être résolus en de nombreux microclimats, qui interviennent à des échelles de moins de 0,1 km, comme dans les différences climatiques entre les forêts, les cultures et le sol nu, à différentes profondeurs dans un couvert végétal, à différentes profondeurs dans le sol, sur différents côtés d'un bâtiment, et ainsi de suite.

nonobstant ces limitations, la classification climatique joue un rôle clé pour généraliser la répartition géographique et les interactions entre les éléments climatiques, identifier les mélanges d'influences climatiques importantes pour divers phénomènes dépendants du climat, stimuler la recherche pour identifier les processus de contrôle du climat, en tant qu'outil éducatif, pour montrer certaines façons dont les régions éloignées du monde sont à la fois différentes de et similaires à sa propre région d'origine.

Approches de la classification climatique

Les premières classifications climatiques connues étaient celles de Les temps grecs classiques. De tels systèmes divisaient généralement la Terre en zones latitudinales basées sur les parallèles significatifs de 0 °, 23,5 ° et 66,5 ° de latitude (c'est-à-dire l'équateur, le tropique du cancer et le tropique du Capricorne, et le cercle arctique et le cercle Antarctique, respectivement) et la longueur du jour.

La classification climatique moderne a ses origines au milieu du 19^ème siècle, avec les premières cartes publiées de la température et des précipitations sur la surface de la Terre, ce qui a permis le développement de méthodes de regroupement climatique qui utilisaient les deux variables simultanément.

De nombreux schémas différents de classification du climat ont été conçus (plus de 100), mais ils peuvent tous être largement différenciés en tant que méthodes empiriques ou génétiques. Cette distinction est basée sur la nature des données utilisées pour la classification. Les méthodes empiriques utilisent les données environnementales observées, telles que la température, l'humidité et les précipitations, ou de simples quantités dérivées de celles-ci (telles que l'évaporation).

En revanche, une méthode génétique classe le climat en fonction de ses éléments causaux, de l'activité et des caractéristiques de tous les facteurs (masses d'air, systèmes de circulation, fronts, courants-jets, rayonnement solaire, effets topographiques, etc.). modèles spatiaux et temporels des données climatiques. Ainsi, alors que les classifications empiriques sont largement descriptives du climat, les méthodes génétiques sont (ou devraient être) explicatives.

Malheureusement, les schémas génétiques, bien que scientifiquement plus souhaitables, sont intrinsèquement plus difficiles à mettre en oeuvre car ils n'utilisent pas de simples observations.

En conséquence, ces systèmes sont à la fois moins communs et moins efficaces dans l'ensemble. De plus, les régions définies par les deux types de classification ne correspondent pas nécessairement; en particulier, il n'est pas rare que des formes climatiques similaires résultant de processus climatiques différents soient regroupées par de nombreux schémas empiriques communs.

Classifications climatiques d'origine génétique

Les classifications climatiques génétiques regroupent les climats selon leurs causes. Parmi ces méthodes, trois types peuvent être distingués :

• ceux basés sur déterminants géographiques du climat,
• ceux basés sur la surface budget énergétique,
• ceux issus de analyse de masse d'air.

Dans la première classe, un certain nombre de schémas (en grande partie le travail des climatologues allemands) classent les climats selon des facteurs tels que le contrôle latitudinal de la température, la continentalité par rapport aux facteurs océaniques, l'emplacement par rapport à la pression et au vent.

Ces classifications partagent toutes un défaut commun : elles sont qualitatives, de sorte que les régions climatiques sont désignées de manière subjective plutôt que par l'application d'une formule de différenciation rigoureuse.

Un exemple intéressant d'une méthode basée sur le bilan énergétique de la surface de la Terre est la classification de 1970 Werner H. Terjung, un géographe américain. Sa méthode utilise les données de plus de 1 000 sites à travers le monde sur le rayonnement solaire net reçu à la surface, l'énergie disponible pour l'évaporation de l'eau et l'énergie disponible pour chauffer l'air et le sous-sol.

Les patrons annuels sont classés en fonction de l'apport énergétique maximal, de la fourchette annuelle d'entrée, de la forme de la courbe annuelle et du nombre de mois avec des amplitudes négatives (déficits énergétiques). La combinaison de caractéristiques pour un emplacement est représentée par une étiquette composée de plusieurs lettres avec des significations définies, et des régions ayant des climats de rayonnement nets similaires sont cartographiées.

Les systèmes génétiques les plus largement utilisés sont probablement ceux qui utilisent des concepts de masse d'air. Les masses d'air sont de grands corps d'air qui, en principe, possèdent des propriétés relativement homogènes de température, d'humidité, etc., à l'horizontale. Les conditions météorologiques de chaque jour peuvent être interprétées en fonction de ces caractéristiques et de leurs contrastes sur les fronts.

Deux géographes-climatologues américains ont été les plus influents dans les classifications basées sur la masse d'air. En 1951 Arthur N. Strahler a décrit une classification qualitative basée sur la combinaison de masses d'air présentes à un endroit donné tout au long de l'année.

Quelques années plus tard (1968 et 1970) John E. Oliver a placé ce type de classification sur une base plus solide en fournissant un cadre quantitatif qui désignait des masses d'air et des combinaisons de masses d'air particulières comme "dominantes", "sous-dominantes" ou "saisonnières" à des emplacements particuliers. Il a également fourni un moyen d'identifier les masses d'air à partir des diagrammes de la température mensuelle moyenne et des précipitations tracées sur un "diagramme de thermohyète", une procédure qui évite le besoin de données moins hautes communes pour faire la classification.

Classifications climatiques d'origine empirique

La plupart des classifications climatiques empiriques sont celles qui cherchent à regrouper les climats en fonction d'un ou de plusieurs aspects du système climatique. Alors que beaucoup de ces phénomènes ont été utilisés de cette manière, la végétation se distingue comme l'une des principales importance.

L'opinion de nombreux climatologues est que la végétation naturelle fonctionne comme un intégrateur à long terme du climat dans une région; la végétation, en effet, est un instrument de mesure du climat de la même manière qu'un thermomètre mesure la température. Sa prééminence est manifeste dans le fait que de nombreux manuels et d'autres sources se réfèrent aux climats en utilisant les noms de la végétation, par exemple, la forêt tropicale, la taïga et la toundra.

La classification de Köppen a été critiquée pour de nombreux motifs. On a fait valoir que les événements extrêmes, tels qu'une sécheresse périodique ou une vague de froid inhabituelle, sont tout aussi importants pour contrôler la répartition de la végétation que les conditions moyennes sur lesquelles repose le plan de Köppen. Il a également été souligné que des facteurs autres que ceux utilisés dans la classification, tels que le soleil et le vent, sont importants pour la végétation.

De plus, il a été soutenu que la végétation naturelle ne peut réagir que lentement aux changements environnementaux, de sorte que les zones de végétation observables aujourd'hui sont en partie ajustées aux climats du passé. De nombreux critiques ont attiré l'attention sur la correspondance plutôt mauvaise entre les zones de Köppen et la répartition de la végétation observée dans de nombreuses régions du monde. Malgré ces limites et d'autres, le système Köppen reste la classification climatique la plus utilisée aujourd'hui.

Une contribution majeure au groupement climatique a été faite par le géographe-climatologue américain C. Warren Thornthwaite en 1931 et 1948. Il a d'abord utilisé une approche basée sur la végétation qui utilisait les concepts dérivés de l'efficacité de la température et de l'efficacité des précipitations comme moyen de spécifier les effets atmosphériques sur la végétation.

Son deuxième classement retient ces concepts sous la forme d'un indice d'humidité et d'un indice d'efficacité thermique mais modifie radicalement les critères de classification et rejette l'idée d'utiliser la végétation comme intégrateur climatique, tentant plutôt de classer "rationnellement" sur la base des valeurs numériques de ces indices. Son schéma de 1 948 est rencontré dans de nombreux textes climatologiques, mais il n'a pas été aussi bien suivi par un large public que le système de classification de Köppen, peut-être à cause de sa complexité et du grand nombre de régions climatiques qu'il définit.

Alors que les classifications climatiques basées sur la végétation peuvent être considérées comme pertinentes pour l'activité humaine à travers ce qu'elles peuvent indiquer sur le potentiel agricole et l'environnement naturel, elles ne peuvent donner aucune idée de la façon dont les êtres humains se sentiraient dans les différents types de climat. Le plan de 1966 de Terjung était une tentative de grouper les climats sur la base de leurs effets sur le confort humain.

La classification utilise quatre paramètres physiologiquement pertinents : la température, l'humidité relative, la vitesse du vent et le rayonnement solaire. Les deux premiers sont combinés dans un indice de confort pour exprimer les conditions atmosphériques en termes perçus comme extrêmement chauds, chauds, oppressants, chauds, confortables, frais, vifs, froids, très froids, extrêmement froids et ultra froids.

La température, la vitesse du vent et le rayonnement solaire sont combinés dans un indice d'effet du vent exprimant l'effet net du refroidissement éolien (la puissance de refroidissement du vent sur les surfaces exposées) et l'apport de chaleur au corps humain par le rayonnement solaire.

Ces indices sont combinés pour différentes saisons de différentes façons pour exprimer comment les humains se sentent dans différentes zones géographiques sur une base annuelle. Terjung a visualisé que sa classification trouverait applicabilité dans la géographie médicale, l'éducation climatologique, le tourisme, le logement et l'habillement et comme un outil analytique général.

De nombreuses autres classifications empiriques spécialisées ont été conçues. Par exemple, il y a ceux qui différencient les types de climats désertiques et côtiers, ceux qui représentent des taux différents d'altération des roches ou de formation du sol, et ceux qui sont basés sur l'identification de climats agricoles similaires.

Classification de Köppen

La classification climatique de Köppen selon la température et la pluviométrie est basée sur une subdivision des climats terrestres en cinq types principaux, qui sont représentés par les lettres majuscules A, B, C, D et E. Chacun de ces types de climat sauf B est défini par des critères de température. Le type B désigne les climats dans lesquels le facteur déterminant de la végétation est la sécheresse (plutôt que la froideur).

L'aridité n'est pas une question de la précipitation seule mais est définie par la relation entre l'apport de précipitation au sol dans lequel poussent les plantes et les pertes par évaporation. Puisque l'évaporation est difficile à évaluer et n'est pas une mesure conventionnelle dans les stations météorologiques, Köppen a été obligé de substituer une formule qui identifie l'aridité en termes d'indice de température et de précipitations (l'évaporation est supposée être contrôlée par la température). Les climats secs sont divisés en sous-types arides (BW) et semi-arides (BS), et chacun peut être différencié en ajoutant un troisième code, pour chaud (h) ou froid (k).

Comme indiqué ci-dessus, la température définit les quatre autres principaux types de climat. Ceux-ci sont subdivisés, avec des lettres supplémentaires utilisées pour désigner les différents sous-types. Les climats de type A, les plus chauds, sont différenciés en fonction de la saisonnalité des précipitations : Af (pas de saison sèche), Am (saison sèche courte) ou Aw (saison sèche d'hiver).

Les climats de type E, les plus froids, sont classiquement séparés en toundra (ET) et en neige / glace (EF).

Les climats C et D reçoivent une deuxième lettre, f (pas de saison sèche) ou w (hiver sec) ou s (été sec), et un troisième symbole -a, b, c ou d (la dernière sous-classe n'existe que pour D climats)- indiquant la chaleur de l'été ou la froideur de l'hiver. Bien que la classification de Köppen ne tienne pas compte du caractère unique des régions climatiques des hautes terres, la catégorie climatique des hautes terres, ou climat H, est parfois ajoutée aux systèmes de classification climatique pour tenir compte des altitudes supérieures à 1 500 mètres.

Enfin, la lettre H est utilisée pour les climats indifférenciés de haute montagne, aspect dans lequel, avec la conception d'une classification de sols thermiques, c'est-à-dire, avec la division des ceintures altitudinales en utilisant des courbes de niveau d'une certaine altitude, une amélioration substantielle a été introduite et est venue remplacer ces climats de montagne indifférenciés.

Pour résumer la classification climatique de Köppen, les types de climat suivants peuvent être indiqués :

• A - Climats macrothermaux (Chaud, de la zone intertropicale).
• B - Climats secs (situés dans les zones subtropicales et à l'intérieur des continents de la zone intertropicale ou des zones tempérées). Il est divisé en deux types : désert (BW) et semi-désertique ou steppe (BS).
• C - Climats mésothermaux ou tempérés.
• D - Climats froids (situés dans les hautes latitudes, près des cercles polaires et où l'influence de la mer est très rare).
• E - Climats polaires. Ils sont situés dans des zones polaires et limitées. vers l'équateur par les cercles polaires.
• H - Climats de haute montagne indifférenciés.

D'autres lettres minuscules sont ajoutées pour déterminer les sous-groupes ou sous-types :

• f - Pluies toute l'année (dans la zone intertropicale) : Af = climat forestier.
• w - Pluies en période de fort ensoleillement (été thermal), également dans la zone intertropicale : Aw = climat de savane.
• m - Pluie de mousson. Semblable à Aw, mais avec des pluies plus intenses causées par la différence marquée des pressions atmosphériques entre l'océan et les continents. Il n'apparaît que dans le sud et le sud-est du continent asiatique. Les pluies sont généralement très intenses et prolongées pendant la saison chaude, lorsque les basses pressions continentales attirent les vents de l'océan Indien chargés d'humidité, qui sont déversés sur les versants sud de l'Himalaya et d'autres chaînes de montagnes provoquant le débordement des grands fleuves. la région, comme l'Indus, le Gange, le Bhramaputra, l'Irawaddy, le Saluen et le Mékong, ainsi que d'autres rivières dans le sud de la Chine.
• s - Pluie en hiver. Il correspond au climat subtropical sec ou climat méditerranéen (Csa selon Köppen), situé dans les latitudes subtropicales des côtes occidentales des continents.

Parmi les principales modifications apportées au système mis au point par Köppen, citons celles de Trewartha et celle de Thornthwaite qui a été considérée par Strahler comme un système distinct.

Classification par température

En fonction exclusivement de la température, sont distingués :

• Climats sans hivers : le mois le plus froid a une température moyenne supérieure à 18 °C. Il correspond aux climats isothermes de la zone intertropicale dans les zones situées à moins de 1 000m d'altitude.
• Climats de latitude moyenne : avec les quatre saisons.
• Climats sans été : le mois le plus chaud a une température moyenne inférieure à 10 °C.

En fonction de l'altitude

Dans la zone intertropicale il y a 4 étages thermiques (aussi appelés sols climatiques ou sols biotiques) puisque les cinq éléments ou paramètres du climat qui ont été indiqués varient avec l'altitude. Certains auteurs ajoutent un étage intermédiaire (aussi appelé subtropical) entre le macrothermique et le mésothermique, puisque ce dernier couvre une différence de hauteur considérable. Comme indiqué, ces 4 étages sont :

• Macrothermique, avec des températures toujours élevées et constantes, situé entre le niveau de la mer et 800 à 1 000 mètres d'altitude (mètres au-dessus du niveau de la mer), selon les critères des différents auteurs.
• Plancher mésothermal ou tempéré, entre 800 et 1 000 m, jusqu'à 2 500 à 3 000 m d'altitude.
• Plancher microthermique ou froid, de 2 500 ou 3 000 msnm au niveau de neige perpétuelle (environ, à 4 700 mètres d'altitude).
• Neige givrée, gelée ou perpétuelle, à partir des 4 700 m d'altitude, niveau où elle se situe, à peu près, l'isotherme de 0 °C.

Et à mesure que nous nous déplaçons en latitude, le nombre de planchers climatiques diminue parce que l'influence de l'altitude est remplacée par celle de la même latitude. Cela signifie que le premier étage qui disparaît (déjà dans les zones tempérées) est le plancher macro-thermique. Et la différence essentielle entre les sols thermiques ou climatiques dans la zone intertropicale et dans les autres zones géoastronomiques est que dans celui-ci on ne trouve que des climats isothermes.

En effet, avec des températures similaires tout au long de l'année alors que dans les zones tempérées, les températures varient considérablement au cours des saisons en raison de l'inclinaison différente des rayons solaires au cours de l'année et, par conséquent, aux différentes quantités de l'énergie solaire qui reçoit la surface terrestre tout au long de l'année.

Selon la précipitation

Une classification climatique peut dépendre des conditions climaciques avec les précipitations : aride, semi-aride, subhumide, mouillé, très humide.

En ce qui concerne les seuils qui séparent certains climats des autres selon les précipitations respectives, il existe différentes interprétations (selon différents auteurs) qui devraient être basées, en plus des quantités de pluie des stations situées dans un climat donné, sur les températures mensuelles moyennes des précipitations. Ces mêmes stations, comme indiqué dans l'indice xérothermique de Gausse puisque ce n'est pas pareil une précipitation de 40 mm pour un mois donné dans une station météorologique d'un climat chaud que si c'est un climat froid.

En effet, une petite précipitation en un mois d'à peine un litre d'eau par m² (soit 1 mm) n'aurait aucun effet sur un climat chaud, puisque cette valeur de précipitation serait rapidement annulée par l'évaporation : mais si l'on parle d'un climat de toundra en hiver, où les températures moyennes étaient inférieures à 0 °C, ce litre d'eau resterait dans le sol sous forme liquide ou solide, en raison de la quasi absence d'évaporation qui existe avec ces températures.

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