convection |
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En son sens météorologique le plus restreint, est qualifié de convection, dans une zone atmosphérique, tout processus de transport vertical des propriétés de l'
air
entretenu par une
ascendance
due à la présence d'une
instabilité convective
; cette ascendance peut être ou non complétée par l'apparition de
courants descendants
formant avec elle une structuration plus ou moins complexe de la zone concernée. Le plus simple de ces processus de convection résulte du
réchauffement différentiel
produit par le
rayonnement solaire
sur la surface terrestre et transmis par elle aux
parcelles
d'air sus-jacentes, dont les
masses volumiques
respectives se modifient alors les unes par rapport aux autres, ce qui génère des
courants ascendants
au-dessus des aires relativement plus chaudes (tel est aussi le cas d'une circulation d'air générée dans une pièce par un radiateur). Ce genre de convection naturelle ressortit aux processus de
convection libre
, à la différence des processus de
convection forcée
, dans lesquels la convection
—
au sens restreint ou non
—
est entretenue au moins partiellement par des facteurs mécaniques, comme le déplacement des parcelles d'air par le
vent
le long d'une pente ascendante (tel est aussi le cas d'un déplacement vertical d'air obtenu dans une pièce grâce à un ventilateur). |
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La
convection sèche
, où l'air transporté n'est pas
saturé
, se mue en une
convection humide
dès que la
détente
subie par les parcelles d'air au cours de leur ascension s'est accompagnée d'un refroidissement interne suffisant pour atteindre le
point de condensation
et assurer la naissance et le développement de
nuages
: suivant le
profil vertical de température
, certains d'entre eux voient alors leur expansion limitée verticalement et se déploient plutôt à l'horizontale dans une seule
couche atmosphérique
ou quelques couches superposées
—
c'est le cas des
cirrocumulus
, des
altocumulus
, des
stratocumulus
—
tandis que d'autres, bénéficiant d'une plus grande continuité dans l'étendue verticale de l'instabilité convective, forment à proprement parler les
nuages convectifs
ou
nuages de convection
—
c'est le cas des
cumulus
et surtout des
cumulonimbus
porteurs d'
orages
, dans lesquels les phénomènes de convection atteignent une vigueur exceptionnelle. |
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La convection thermique aux différentes échelles
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La constitution de nuages à fort développement vertical est souvent causée ou favorisée par la
convection
thermique
, dans laquelle l'air, chauffé à sa base par un domaine de la surface terrestre (ou moins refroidi à sa base qu'il ne l'est au contact des domaines avoisinants), se met à être transporté verticalement à travers des basses couches rendues instables. Surtout caractéristique des
échelles moyennes
, ce mode de convection se retrouve néanmoins sur un large spectre d'
échelles spatio-temporelles
:
Parmi les processus de convection thermique des
petites échelles
figurent les
thermiques
, mais aussi les
trombes
et
tornades
, qui constituent les phénomènes convectifs les plus spectaculaires et les plus dangereux : dans de tels cas, la convection se résume à un
courant ascendant
en déplacement rapide, à la différence de la structure convective plus complexe qui l'entretient ;
Les échelles moyennes sont représentées par les
brises
et surtout par les orages, qui sont le type de phénomène le plus important et le plus caractéristique de la convection thermique ; se rattachent aussi aux échelles moyennes les
lignes de grains
. Dans le cas des
cellules convectives
et de structures encore plus complexes appartenant à ces
échelles
, tels certains
systèmes convectifs
orageux, la convection semble s'organiser en un processus bien différencié et capable de "vivre" en s'entretenant lui-même pendant plusieurs heures ;
L'
échelle subsynoptique
et l'
échelle synoptique
, enfin, voient se développer les systèmes
dépressionnaires
tropicaux
—
avec, au premier chef, les
cyclones tropicaux
—
ainsi que certaines
perturbations
extratropicales qui relèvent davantage de l'instabilité convective que de l'
instabilité barocline
, comme il arrive parfois en Méditerranée. D'autre part, au-dessus de l'Europe de l'Ouest, les perturbations nord-atlantiques, bien que dues à l'instabilité barocline (et non pas convective), peuvent toutefois véhiculer des circulations convectives dans leurs
fronts froids
et dans leurs
traînes
.
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La convection thermique influe très notablement sur l'équilibre thermique vertical de la planète en "lissant" la diminution moyenne de
température
que l'
effet de serre
impose à la
troposphère
à mesure que l'on s'y élève, diminution qui, sans ces mécanismes convectifs, serait plus abrupte et frapperait en outre la température moyenne de la surface terrestre d'une valeur bien plus forte. Mais ce genre de convection n'est pas le seul à se manifester dans l'
atmosphère
: à l'
échelle globale
(celle de la Terre entière), le gigantesque processus provoquant la montée de l'air équatorial humide dans la
zone de convergence intertropicale
et entretenant de façon cyclique les
cellules de Hadley
est de nature convective, de même que les
régimes climatiques
de
mousson
attenants, qui présentent certaines analogies
—
à une tout autre
échelle spatio-temporelle
—
avec les
régimes
de
brise
. |
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