Baromètre - Définition et Explications

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Le baromètre est-il un instrument de prévision du temps?

A un endroit donné, l'indication donnée par un baromètre varie continuellement, de façon très rapide sous l'action du vent, surtout s'il souffle en rafales, mais aussi à plus long terme (quelques minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de...), quelques heures (L'heure est une unité de mesure  :) ou de façon quotidienne) sous l'effet d'autres causes liées à divers phénomènes météorologiques ou climatiques.

Il est généralement impossible de faire une très bonne prévision à partir d'une simple lecture de baromètre (Le baromètre est un instrument de mesure, utilisé en physique et en météorologie, qui sert à mesurer la pression atmosphérique. Il peut, de façon secondaire, servir...) en un lieu donné. Toutefois, il est bon de savoir que l'approche d'une dépression ou d'un creux barométrique se traduit par une tendance de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) à la baisse sur une période de l'ordre de 3 à 12 heures. La valeur et la rapidité de la baisse de pression sont des indicateurs valables de l'intensité de la perturbation atmosphérique qui s'approche.

En l'absence de prévisions météorologiques modernes, ou en supplément de celles-ci, un observateur avisé peut arriver à faire une prévision à court terme d'une certaine valeur en tenant compte de la climatologie locale, des vents, des nuages et de la tendance de pression.

Données scientifiques sur la pression atmosphérique

La pression atmosphérique peut être exprimée en millimètres de mercure (mm Hg) ; ou en utilisant l'unité habituelle de pression : le millibar (mb), appelé officiellement « l'hectopascal (hPa) » depuis 1986, de façon à se rappeler plus aisément qu'il vaut 100 pascals.

Lorsque l'on s'élève, la pression diminue ; pas de façon linéaire, mais de moins en moins vite. Elle dépend aussi du profil de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux...) qui règne au-dessus du lieu où on la mesure. Dans les observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la...) météorologiques, on indique généralement trois valeurs : la pression au niveau de la station (appelée « QFE »), mesurée par un baromètre bien étalonné ; la pression réduite au niveau moyen de la mer dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) standard (appelée « QNH »), c'est-à-dire celle qui régnerait théoriquement, au même endroit, à l'altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la...) zéro (Le chiffre zéro (de l’italien zero, dérivé de l’arabe sifr, d’abord transcrit zefiro en italien) est un symbole marquant une position vide dans...) de référence (le niveau moyen de la mer n'est pas facile à définir…) ; et enfin la pression réduite au niveau moyen de la mer dans l'atmosphère réelle (appelée « QFF »).

La formule ci-dessous permet de calculer la pression réduite dans l'atmosphère standard. Dans une telle atmosphère imaginaire, il règne toujours une température de 15 °C (= 288,15 K) à l'altitude zéro (si la température est sensiblement différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une application définie à l'aide de la trace, dans l'anneau...), la réduction comportera une erreur non négligeable. Voir à ce sujet l'article sur la pression atmosphérique) :

  • la température diminue de 6,5 °C par km (donc de 0,0065 °C par mètre) jusqu'à l'altitude de 11 km ;
  • la pression au niveau zéro vaut 1 013,25 hPa ;
  • l'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique,...) due à la pesanteur (Le champ de pesanteur (ou plus couramment pesanteur) est un champ attractif auquel sont soumis tous les corps matériels au voisinage de la Terre : on observe ainsi qu'en un lieu donné tous...) est partout constante et vaut 9,80665 m/s2 ;
  • il n'y a absolument pas d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.).

p_{red} = QFE + 1013,25 \left[ 1- \left(\frac{288,15-0,0065 h}{288,15} \right)^{5,255} \right]

avec QFE = pression absolue (L'absolue est un extrait obtenu à partir d’une concrète ou d’un résinoïde par extraction à l’éthanol à température ambiante ou plus...) [hPa], pred = pression réduite au niveau moyen de la mer [hPa] et h = altitude au-dessus du niveau moyen de la mer [m].

Il est toujours utile d'avoir des ordres de grandeur. À basse altitude, si l'on monte de 10 m, la pression baisse d'environ 1,25 hPa.

Un baromètre, quel qu'il soit, donne toujours la pression qui correspond à l’altitude où il se trouve. La pression atmosphérique donnée (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) par les stations météo est toujours ramenée au « niveau moyen de la mer », afin d’avoir un point (Graphie) de référence.

Quant à la pression réduite au niveau moyen de la mer dans l'atmosphère réelle, elle peut se calculer grâce à la formule suivante (car, contrairement à la formule de réduction dans l'atmosphère standard qui est universelle, la formule utilisée pour l'atmosphère réelle varie d'un pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la...) à l'autre) :

QFF = QFE.exp(gz/RT)

QFF = pression réduite au niveau moyen de la mer

QFE = pression de la station en hPa

z2 = altitude de la station en mètres

T = (T2 + T1) / 2 en kelvins

T1 = 288,15 – 0,0016 Z2 température moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous...) au niveau de la mer (Le niveau de la mer est la hauteur moyenne de la surface de la mer, par rapport à un niveau de référence adéquat.) ajustée à l’altitude

T2 = température moyenne de la station sur 12 heures en kelvins ou (Tmax+Tmin)/2

g = accélération locale due à la pesanteur = de 9,77 à 9,83 m/s2

R = 287,0529 J/kgK = constante massique des gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière...) parfaits pour l’air sec

R = R* / Ma

R* = constante molaire des gaz parfaits = 8,31432 J K-1 mol-1

Ma = masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la masse...) molaire de l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les cabines des avions et...) sec = 28,9644 g mol-1

En gros, à basse altitude, la pression diminue de 1 hPa quand on monte de 8,3 m ou augmente de 1 hPa quand on descend de 8,3 m (pour une température de 283 K c'est-à-dire 10 °C).

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