La convection est un terme que vous entendrez assez souvent en météorologie. Par temps, il décrit le transport vertical de la chaleur et de l'humidité dans l'atmosphère, généralement d'une zone plus chaude (la surface) à une zone plus froide (en altitude).
Alors que le mot «convection» est parfois utilisé de manière interchangeable avec «orages», rappelez-vous que les orages ne sont qu'un type de convection!
De votre cuisine à l'air
Avant de nous plonger dans la convection atmosphérique, regardons un exemple que vous connaissez peut-être mieux: une marmite d'eau bouillante. Lorsque l'eau bout, l'eau chaude au fond du pot remonte à la surface, provoquant des bulles d'eau chauffée et parfois de la vapeur à la surface. C'est la même chose avec la convection dans l'air sauf que l'air (un fluide) remplace l'eau.
Étapes du processus de convection
Le processus de convection commence au lever du soleil et se poursuit comme suit:
- Le rayonnement solaire frappe le sol et le chauffe.
- À mesure que la température du sol se réchauffe, il chauffe la couche d'air directement au-dessus de lui par conduction (le transfert de chaleur d'une substance à une autre).
- Parce que les surfaces stériles comme le sable, les rochers et les chaussées se réchauffent plus rapidement que le sol recouvert d'eau ou de végétation, l'air à la surface et à proximité de la surface chauffe de manière inégale. En conséquence, certaines poches se réchauffent plus rapidement que d'autres.
- Les poches de réchauffement plus rapides deviennent moins denses que l'air plus frais qui les entoure et elles commencent à s'élever. Ces colonnes montantes ou les courants de l'air sont appelés «thermiques». À mesure que l'air monte, la chaleur et l'humidité sont transportées vers le haut (verticalement) dans l'atmosphère. Plus le chauffage de surface est fort, plus la convection s'étend plus haut et plus haut dans l'atmosphère. (C'est pourquoi la convection est particulièrement active sur été les après-midi.)
Une fois ce processus de convection principal terminé, plusieurs scénarios peuvent se produire, chacun formant un type de temps différent. Le terme "convectif" est souvent ajouté à leur nom puisque la convection "saute" démarre leur développement.
Nuages convectifs
À mesure que la convection se poursuit, l'air se refroidit lorsqu'il atteint des pressions d'air plus basses et peut atteindre le point où le vapeur d'eau en elle se condense et forme (vous l'avez deviné) un nuage cumulus à son sommet! Si l'air contient beaucoup d'humidité et est assez chaud, il continuera de croître verticalement et deviendra un cumulus imposant ou un cumulonimbus.
Les cumulus, les cumulus imposants, les Cumulonimbus et les Altocumulus Castellanus sont tous des formes de convection visibles. Ce sont aussi tous des exemples de convection "humide" (convection où l'excès de vapeur d'eau dans l'air ascendant se condense pour former un nuage). La convection qui se produit sans formation de nuages est appelée convection "sèche". (Les exemples de convection sèche incluent la convection qui se produit les jours ensoleillés lorsque l'air est sec, ou la convection qui se produit tôt dans la journée avant que le chauffage soit assez fort pour former des nuages.)
Précipitations convectives
Si les nuages convectifs ont suffisamment de gouttelettes de nuages, ils produiront des précipitations convectives. Contrairement aux précipitations non convectives (qui se produisent lorsque l'air est soulevé par la force), les précipitations convectives nécessitent une instabilité, ou la capacité de l'air de continuer à augmenter de lui-même. Il est associé à la foudre, au tonnerre et aux éclats de forte pluie. (Les précipitations non convectives ont des taux de pluie moins intenses mais durent plus longtemps et produisent une pluviométrie plus régulière.)
Vents convectifs
Tout l'air ascendant par convection doit être équilibré par une quantité égale d'air descendant ailleurs. Au fur et à mesure que l'air chauffé monte, de l'air d'ailleurs entre pour le remplacer. On sent ce mouvement d'équilibre de l'air comme du vent. Exemples de vents convectifs: foehns et brises de mer.
La convection nous garde au frais
En plus de créer les événements météorologiques mentionnés ci-dessus, la convection sert un autre objectif - elle élimine l'excès de chaleur de la surface de la terre. Sans cela, il a été calculé que la température moyenne de l'air de surface sur Terre se situerait autour de 125 ° F au lieu des 59 ° F actuels.
Quand la convection s'arrête-t-elle?
Ce n'est que lorsque la poche d'air chaud et ascendant s'est refroidie à la même température que l'air ambiant qu'elle cessera de monter.