La troposphère : son profil vertical de température

La troposphère est pratiquement transparente au rayonnement solaire. Elle est chauffée par la surface terrestre et les océans. Les températures les plus hautes se trouvent donc près de la surface terrestre. La température décroît ensuite avec l'altitude par dilatation adiabatique (puisque la pression diminue avec l'altitude) au taux d'environs 6,5°C par kilomètre.

Le profil vertical de la température atmosphérique est un facteur très important pour les régimes de temps et le climat. Il contrôle les mouvements verticaux de l'air, il détermine l'existence des nuages et des pluies, il influe sur la visibilité et il règle le niveau de pollution de la surface terrestre.

Il est déterminé par les transferts d'énergie suivants :

rayonnement solaire	Seulement la partie dans l'infrarouge du spectre solaire est absorbée directement par la troposphère : donc ce transfert représente seulement une toute petite partie de l'énergie thermique de la Troposphère
rayonnement tellurique conduction chaleur latente d'évaporation/condensation et de fusion/solidification de l'eau	Ces trois transferts ont lieu en interaction avec la surface continentale et les océans. C'est pourquoi la Troposphère est chauffée par le bas et ses températures les plus élevées se trouvent en proximité de la surface terrestre. Bien que le rayonnement tellurique joue un rôle primordial dans le bilan de chaleur, le transfert de chaleur par évaporation d'eau sur les océans est très important aussi (c'est le moyen plus efficace pour les océans de transférer de la chaleur à l'atmosphère). Très importants aussi vis à vis du profil de température troposphérique sont les changements de phase de la vapeur d'eau contenue dans l'atmosphère: ainsi la formation de gouttelettes d'eau et de cristaux de glace comportent, pour l'atmosphère, des sources locales non négligeables de chaleur.
expansion adiabatique	L'air étant un gaz, obéit à l'Équation d'état des Gaz pV=RT (p étant la pression, V le volume, T la température du gaz et R la constante universelle des gaz) et à la première loi de la thermodynamique : en diminuant la pression (par ex. en montant en altitude) le volume augmente et la température décroît de manière adiabatique (i.e., sans échanges avec l'extérieure).
convection	La convection est un transfert de chaleur propre aux fluides. Il a lieu parce que dans les fluides des quantité de matière (les particules de fluide) peuvent se déplacer verticalement par rapport au reste du fluide dans lequel elles sont immergées. C'est ce processus qui est en jeu lors de l'ébullition de l'eau dans une casserole: l'eau en contact avec la base de la casserole est chauffée (par conduction), elle devient plus chaude et moins dense (et donc plus légère) que l'eau surjacente et donc se déplace vers le haut pour rétablir un équilibre gravitationnel.

Mise à jour : 23/08/01
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