| | |  | Le mouvement de la Terre autour du Soleil | |
Contexte
Météo
La météo est la combinaison de plusieurs phénomènes (par exemple : vent, nuages, précipitations) dans la couche inférieure de l'atmosphère, appelée troposphère, dans un lieu donné à un moment donné. La météo est due à l'énergie solaire réchauffant la surface de la terre et à l'atmosphère terrestre. Elle dépend de la latitude, de l'orographie (altitude et relief), de la distribution terres-océans, de la couverture naturelle et de facteurs anthropo-géographiques. Les caractéristiques physiques de la météo sont la température, la pression atmosphérique et l'humidité de l'air.
| | | L'hémisphère Nord durant l'été |
Saisons
La Terre tourne autour du Soleil suivant une orbite elliptique. Elle effectue une révolution complète en une année. Le Soleil occupe l'un des foyers de l'ellipse et l'orbite de la Terre autour du Soleil repose dans un plan imaginaire, l'écliptique.
L'axe de rotation de la Terre est incliné d'un angle de 23,5° par rapport à l'écliptique. Pendant le mouvement de la Terre autour du Soleil, son axe de rotation ne change pas. Par conséquent, l'hémisphère Nord est tourné vers le Soleil pendant les mois d'été et de l'autre côté pendant les mois d'hiver.
| | L'hémisphère Nord durant l'été | |
Ces conditions sont dues à la variation de l'angle d'inclinaison des rayons du soleil par rapport à la surface de la Terre au cours d'une année. Pendant les mois d'été de l'hémisphère Nord, l'angle d'incidence est élevé. Pendant les mois d'hiver, l'angle d'incidence diminue et le soleil se trouve au-dessous de l'horizon. Par conséquent, le soleil se lève plus tard et se couche plus tôt en hiver. Les jours sont plus courts et, à cause de la faible quantité de rayonnement solaire, plus froids. Cette situation est celle de l'hémisphère Nord. Pendant l'hiver de l'hémisphère Nord, le soleil est haut dans l'hémisphère Sud et les jours y sont longs et chauds. Les mois d'été de l'hémisphère Nord coïncident avec les mois d'hiver de l'hémisphère Sud. Les saisons de l'hémisphère Nord et de l'hémisphère Sud sont inversées.
| | | L'hémisphère Sud durant l'été |
Le point où les rayons du soleil sont perpendiculaires à la surface de la Terre varie entre 23,5° N et 23,5° S au cours d'une année. Les variations climatiques saisonnières sont dues à l'inclinaison de 23,5° de la Terre. La distance de la Terre au Soleil joue un rôle négligeable. Les limites atteintes par le soleil au Nord et au Sud sont appelées tropiques : le tropique du Cancer au Nord et le tropique du Capricorne au Sud.
| | L'hémisphère Sud durant l'été | |
Zones climatiques
La formation de zones climatiques est également une conséquence de l'inclinaison des rayons solaires. Les facteurs entrant en jeu sont toutefois bien plus nombreux et comprennent la distribution terre-océan, l'orographie, les courants atmosphériques et océaniques, etc. Le haut degré de coaction est nettement visible dans la zone de convergence intertropicale (ZCIT).
| | | Flux des alizés |
ZCIT (Zone de convergence intertropicale)
La zone de convergence intertropicale est proche de l'équateur. La masse d'air y est réchauffée et remonte. Une basse pression thermique se forme sous la masse d'air chaud. Les alizés humides du nord-est dans l'hémisphère Nord et les alizés du sud-est dans l'hémisphère Sud convergent.
Pendant le flux des alizés, la masse d'air se réchauffe et remonte. À cause de la très forte humidité de l'air et de la très haute température, la masse d'air ascendante entraîne la formation de cumulonimbus en hauteur. Ces nuages sont beaucoup plus gros et épais que les cumulus de beau temps. Le haut d'un cumulonimbus peut atteindre une hauteur de 12 000 mètres. La formation de ces cumulonimbus se traduit par des orages et de fortes précipitations.
| | Convergence intertropicale | |
La position de la ZCIT dépend des saisons. Fondamentalement, la ZCIT se déplace avec le zénith du soleil de 20° N à 20° S. Elle peut toutefois de déplacer au-delà de ces latitudes, en partie à cause de la circulation des alizés. La position de la ZCIT correspond à l'équateur météorologique.
Alizés
Les vents soufflent constamment vers l'ouest, à une vitesse moyenne de 20 km/h, le long des flancs équatoriaux de la zone subtropicale de haute pression. Sur la terre et au début de leur voyage océanique, ces vents sont essentiellement secs, comme l'Harmattan en Afrique de l'Ouest. Pendant leur passage sur l'océan, ils se chargent de grandes quantités de vapeurs d'eau qui, en rencontrant les barrières montagneuses, donnent naissance à d'énormes nuages et des précipitations .
Les alizés de nord-est et de sud-est se rencontrent le long de l'équateur dans une zone de basse pression. Lorsque le soleil est au zénith et que le réchauffement du sol est plus prononcé, les masses d'air convergentes remontent et forment des cumulonimbus chargés d'humidité. L'ascension des masses d'air chaud à l'équateur est équilibrée par une chute dans les zones des tropiques qui bouclent le cercle. (voir le schéma de la Zone de convergence intertropicale).
NDVI
L'indice de végétation normalisé (NDVI), qui est lié à la proportion de rayonnements absorbés par photosynthèse, se calcule dans les canaux du visible rouge et du proche infrarouge. La végétation saine montre une rapide augmentation de la réflectance à 0,7 µm (proche infrarouge), tandis que le sol, selon sa nature, montre une augmentation linéaire. Plus la chlorophylle est active, plus l'augmentation de la réflectance est rapide dans le proche infrarouge à 0,7 - 1 µm. Ceci permet une classification de la vitalité de la végétation.
Voir aussi: Principes de télédétection, Télédétection et Cartographie de la végétation.
La standardisation (par quotientation) réduit les influences topographiques et atmosphériques en permettant l'observation de vastes régions.
L'équation de calcul du NDVI Landsat est : (canal4 - canal3) / (canal4 + canal3).
Soit,
| NDVI = |
proche infrarouge - rouge
|
proche infrarouge + rouge |
| | | Météosat de seconde génération |
Satellites météorologiques
Les satellites météorologiques utilisés pour l'observation des conditions météorologiques évoluent en orbite polaire ou équatoriale. Ces satellites mesurent la réflectance et le rayonnement de la surface de la Terre. L'interprétation de la réflectance et du rayonnement (infrarouges) permet d'obtenir des informations sur la distribution des nuages, la température et la quantité de vapeur d'eau dans l'atmosphère. La détection précoce des ouragans et des orages fait l'objet d'une attention particulière. Les rayonnements permettent de mesurer les températures de films d'air et de la surface de la Terre. Il est également possible de déterminer l'altitude des nuages. Il est même possible d'observer la distribution des nuages pendant la nuit en mesurant le rayonnement infrarouge.
Météosat
- Météosat de la première génération
- Résolution au sol
- lumière visible (VIS) 2,5 km
- infrarouge (IR) 5 km
- Canaux
- 1: 0,50 - 0,90 µm lumière visible
- 2: 5,70 - 7,10 µm vapeur d'eau
- 3: 10,50 - 12,50 µm infrarouge thermique
- Distance de la Terre : 36 000 km
- Fréquence des acquisitions : 30 minutes
- Données acquises depuis 1978
Lumière visible: Le canal visible opère dans le spectre visible. Il mesure le rayonnement solaire réfléchi par l'atmosphère et la surface de la Terre. Les nuages d'eau et les nuages de glace se détachent nettement parce que leur réflectance est plus élevée. La neige et la glace ont évidemment une réflectance similaire. La réflectance de la surface de l'eau dépend fortement de la direction de l'enregistrement et des conditions de la surface.
Vapeur d'eau: Le canal vapeur d'eau fonctionne dans la zone d'absorptivité (5,7 - 7,1 µm, moyen infrarouge). Vu la force d'absorption dans cette plage de longueurs d'onde, les valeurs enregistrées se réfèrent essentiellement à la moyenne et la haute troposphère. L'absorption atmosphérique du moyen infrarouge est en fait tellement forte que pratiquement aucun rayonnement ne peut atteindre la surface de la Terre. Aucun rayonnement ne reste donc à la surface de la Terre qui est " invisible ".
Même dans les zones sans nuages, les champs de vapeur d'eau présents dans la haute atmosphère peuvent éventuellement entraîner la formation de nuages et causer des précipitations. Les images ont généralement une résolution inférieure à celles des images IR mais elles sont disponibles aussi bien de jour que de nuit, ce qui constitue un avantage sur l'imagerie visible. La vapeur d'eau est visible de jour et de nuit, parce que le moyen infrarouge produit des images diurnes et nocturnes et est indépendant de la présence de rayons solaires directs. L'utilité des images est réduite par le fait que la teneur en vapeur d'eau de " bas niveau " est souvent très importante pour la formation de nuages et de précipitations. La nature de " haut niveau " des images peut ne pas voir des variations significatives de la vapeur d'eau à des niveaux inférieurs.
Infrarouge thermique: Le canal IR fonctionne dans une bande spectrale à faible absorption de gaz à l'état de trace. Il permet de mesurer les grandes longueurs d'onde des rayonnements de la surface de la Terre et de la surface des nuages. La différentiation des nuages est très bonne en raison de leurs basses températures par rapport aux température à la surface de la Terre. Les nuages bas et les zones couvertes de neige ou de glace posent des problèmes parce que leur température peut être similaire à celle de la surface des nuages de glace.
Météosat de seconde génération
Météosat de seconde génération (MSG), ou Météosat 8, est maintenant opérationnel. Ses caractéristiques techniques ont été améliorées par rapport à la première génération. MSG génère une imagerie multispectrale de la surface de la Terre et des systèmes de nuages à des intervalles divisés par deux (toutes les 15 minutes au lieu d'une demi-heure) par rapport aux satellites de première génération, et pour un plus grand nombre de canaux (deux contre trois).
Il offre une résolution géométrique très supérieure à celle de la première génération (1 km de résolution pour le canal visible et 3 km pour les autres canaux). Huit canaux sont dans l'infrarouge thermique, pour fournir des données continues sur les températures à la surface des nuages, de la terre et de la mer ainsi que d'autres informations.
En utilisant des canaux qui absorbent l'ozone, la vapeur d'eau et le gaz carbonique, MSG permet au météorologistes d'analyser les caractéristiques des masses d'air atmosphériques en se basant sur une reconstruction tridimensionnelles de l'atmosphère. Deux des huit canaux infrarouge sont maintenant publiés sur la page d'accueil d'Eumetsat. Les capacités de Météosat de première génération sont maintenues. Source: EUMETSAT
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