L’atmosphère est soumise à de nombreuses excitations extérieures comme le rayonnement solaire ou les interactions entre les continents et les océans. Ces excitations sont cycliques (cycles journaliers ou saisonniers du rayonnement solaire) ou régulières, mais aussi très variables dans l’espace et le temps.
En réaction, des mouvements de l’atmosphère se mettent en place pour réduire les hétérogénéités induites par l’extérieur et évoluer vers un état d’équilibre. Ces mouvements atmosphériques se produisent à des échelles d’espace et de temps très diverses. Les échelles sont en réalité très imbriquées malgré une dominance de certains phénomènes météorologiques à des échelles bien particulières.
En retenant les critères de taille et de durée, une classification usuelle des phénomènes météorologiques est généralement admise.
Les échelles troposphériques
Les échelles troposphériques
La séparation des échelles est très utile pour l’étude de l’atmosphère mais elle comporte des limites. Dans la réalité, toutes les échelles interagissent et pour faire face à la complexité de l’atmosphère réelle, il est souvent nécessaire de prendre en compte la totalité des processus.
Exemple
Ainsi, un phénomène météorologique va modifier son environnement atmosphérique, qui lui-même en retour, aura une influence sur le phénomène météorologique en question.
L’atmosphère est le siège de phénomènes complexes et couplés entre eux ; il est difficile dans ces conditions de déterminer ce qui est la cause d’un phénomène météorologique et ce qui en est l’effet. Ainsi, pour les météorologistes, l’océan « force » l’atmosphère alors que pour les océanographes, c’est l’atmosphère qui « force » les océans.
De même, les phénomènes de petite échelle vont, en s’amplifiant, modifier les phénomènes de grande échelle, qui, en retour, modifient les phénomènes de petite échelle.
Exemple
Citons enfin le cas d’une différence de pression de l’air entre deux points qui va induire un déplacement d’air qui lui-même va faire évoluer le champ de pression.
Il apparaît que seul le rayonnement solaire peut être considéré comme une cause de phénomènes météorologiques parce qu’il n’y a pas de rétroaction de l’atmosphère sur le soleil.
Il est la source d’énergie principale de l’atmosphère et le moteur de la plupart des circulations atmosphériques.
Cette énergie solaire est très variable dans l’espace à la surface de l’atmosphère et le temps, en liaison avec les cycles saisonniers et diurnes.
Remarque
Mais, en valeur moyenne et en dehors de toute variabilité spatiale et temporelle, une partie seulement de cette énergie solaire incidente est absorbée par l’atmosphère (19%) et la surface terrestre (51%), le reste (30%) est réfléchi vers l’espace. L’énergie absorbée va subir de profondes transformations dans le système terre-atmosphère.
