Pluie
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La pluie
- La pluie et l'eau de pluie sont des éléments essentiels à l'écologie de notre planète.
L'eau est le seul élément simultanément sous les trois états possibles (gaz, liquide, solide) au sein de l'atmosphère. Bien que très peu abondante dans l'atmosphère, elle joue un rôle fondamental dans le fonctionnement du système climatique. En effet, l'eau participe activement aux échanges de chaleur au sein de l'atmosphère et entre la surface et l'atmosphère
L'eau dans l'atmosphère
- * L'atmosphère par l'intermédiaire des nuages et des précipitations (pluie, bruine, neige, grèle) fournit l'eau douce indispensable à la vie.
- L'eau liquide occupe sur notre planète un volume de 1,4 milliard de kilomètres cubes et ce depuis des millions d'années. Plus de 97% de cette eau se trouve dans les océans ou les lacs salés. Moins de 3% est sous forme d'eau douce et encore elle est stockée dans les glaces polaires et autres glaciers... L'eau douce des rivières, des lacs, des nappes peu profondes ne représente que 130 000 kilomètres cubes, soit 0,33% du total de l'eau douce de la planète. S'il ne pleuvait pas, tous ces réservoirs seraient trés vite à sec. L'eau contenue dans l'atmosphère représente moins de 12 000 kilomètres cubes soit... un cent millième de l'eau totale de la planète ! Cette quantité est trés faible par rapport à nos besoin mais l'atmosphère n'est pas un lieu de stockage c'est une "usine" de traitement et de transformation mais aussi de transport de la vapeur d'eau qui donnera de l'eau liquide.
Les gouttelettes ou les cristaux ( qui nous donnent aussi de jolis photométéores comme les arcs en ciel ou les couronnes) composant les nuages sont de faible dimension, et se maintiennent en équilibre. Le phénomène de précipitation est donc dû essentiellement à l'accroissement de la taille des éléments dont la masse devient suffisante pour vaincre les forces d'agitation. Ce grossissement peut s'expliquer par les deux processus suivant :
L'effet Bergeron
- l'effet Bergeron : Dans la partie du nuage où la température est négative mais supérieure à -41°C, coexistent cristaux de glace et gouttelettes d'eau surfondues (eau liquide avec une T°<0°C). Physiquement, pour une masse d'air donnée, la saturation autour d'un cristal de glace intervient à un taux d'humidité plus bas qu'autour d'une gouttelette d'eau surfondue. Il y a donc transfert de la vapeur d'eau des gouttelettes vers les cristaux, c'est à dire qu'il y a condensation autour du cristal avec évaporation des gouttelettes. On dit aussi qu'à la même température, le cristal présente une affinité à la vapeur d'eau plus grande que l'eau surfondue. Lorsque la masse du cristal est suffisante après transfert, il précipite ; s'il traverse une région à température positive suffisamment épaisse (souvent à partir de 300 m dans les nuages stables) et si la durée de chute le permet, il fond et c'est la pluie...
Le même processus de grossissement a lieu entre deux gouttelettes à des températures différentes (la plus froide grossit au détriment de la plus chaude) et entre deux gouttelettes de taille différente (la plus grosse grossit au détriment de la plus petite).
L'effet de coalescence ou de captation <H4>
La coalescence
La pluie dans le monde
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Les précipitations ont une répartition très inégale sur la planète.
Il peut pleuvoir de 1 mm à 10.000 mm par an suivant la zone. La répartition des terres et des mers et la disposition des reliefs entraînent des altérations notables sur la répartition des précipitations.
La carte du niveau moyen des précipitations par jour chaque année en mm sur Terre de 1987 à 1999
Les régions où il pleut le plus sont autour de l'équateur. Ces régions couvertes par la forêt tropicale humide ou dense, ont un climat très chaud, avec des pluies torrentielles quasi quotidiennes.
Les tropiques sont une zone de déserts brûlants et arides où des années peuvent s'écouler sans que tombe une goutte de pluie. Le désert d'Atacame situé dans le nord du Chili, est l'endroit le plus sec du monde. Pendant quatre siècles il n'a pas plu à l'exception d'une tempête en 1971. La région la plus sèche est en Arica situé au nord du désert d'Atacame avec une moyenne annuelle de 0,76 mm.
La pluie, comment ça marche
- Il y a grossissement par choc et fusionnement avec d'autres particules. Du fait de la dispersion des vitesses, le cristal en se déplaçant, soit en chute libre, soit par turbulence, entre en collision avec les gouttelettes surfondues ; la congélation de celles-ci augmente le volume du cristal. Il en est de même pour les gouttelettes de diamètre supérieur à 30 microns qui entrent en collision avec des gouttelettes de diamètre inférieur. Ce processus provoque un accroissement rapide de leur dimension et donc de leur masse augmentant leur vitesse de chute.
Quand 2 cristaux entrent en collision, de fins cristaux se retrouvent éjectés et ainsi servent de noyaux de condensation qui augmenteront la densité des cristaux. On comprend pourquoi, avec l'effet Bergeron en plus, 97% des nuages donnant lieu à des précipitations présentent des températures négatives à leur sommet.
L'importance de l'effet de coalescence ou de captation:
=> Il faut 4 heures d'effet Bergeron pour former une goutte de pluie de 2 mm de diamètre (et même 16 heures pour une goutte de 4 mm).
=> Dans des ciels de traine active ou lors de la formation d'orages (effet de coalescence ou de captation maximal), des gouttes de pluie de cette taille se forment en seulement 2 heures. Ainsi intervient l'effet de coalescence ou de captation qui augmente largement le grossissement des gouttes
Records de pluie dans le monde
- Le record de pluie en volume : Cherrapunji, dans l'Etat du Meghalaya, en Inde. Il y a plu 26 461 mm entre août 1860 et juillet 1861.
- Record de pluie en jours de pluie continue : 325 jours de pluie à Bahia Félix, Terre de Feu, Argentine
- Record de pluie en 1 heure : 305 mm, le 22 juin 1947, Holt, Missouri, Etats-Unis
- Record de pluie en 1 minute : 31,2 mm, 4 juillet 1956, Unionville, Maryland, Etats-Unis
- Record de pluie sur un an en Europe : 4648 mm, Crkvica, Bosnie-Herzégovine
Les fortes précipitations annuelles ont eu lieu au Mont Waialeale à Hawaii avec 11.680 mm. En Inde à Cherrapunji il y a eu la plus forte précipitation mensuelle en juillet 1861 avec 9.300 mm.
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Récupérer l'eau de pluie
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- Pour récupérer l'eau de pluie (article Récupérer l'eau de pluie, il faut un récupérateur d'eau de pluie.