Paramètres observés

L'humidité

Définition et unités de mesure

pictogramme_humiditéLe paramètre humidité désigne en météorologie la quantité de vapeur d'eau contenue dans l'air. La vapeur d'eau est l'une des formes que l'eau – indispensable à la vie – peut prendre sur terre. Les autres sont la forme liquide (océans, lacs, pluie…) et la forme solide (glaciers, banquise, neige…). La vapeur d'eau est absolument transparente et invisible. Rappelons que l'atmosphère est en moyenne essentiellement composée d'azote (78 %) et d'oxygène (21%) laissant aux autres gaz 1% en moyenne. Ainsi la proportion de vapeur d'eau varie de 0,1 % à tout au plus 5% de l'air qui nous entoure ! Pourtant c'est sa présence dans l'atmosphère qui conditionne la présence ou non de nuages, de précipitations, de brouillard. 
Ainsi, l'air ambiant est humide même lorsqu'il ne « mouille » pas ! Sortez un verre de thé glacé du réfrigérateur, rapidement, les parois vont ruisseler de gouttelettes d'eau. Cette eau provient de la condensation de la vapeur d'eau présente dans l'air. 
L'air contient, selon sa température, une quantité maximale variable de vapeur d'eau. En effet, le gaz « vapeur d'eau » se condense lorsque la température baisse et passe alors de la forme gazeuse à la forme liquide : c'est la saturation. Au-delà de la saturation, les molécules d'eau, jusque là indépendantes, se déposent sur tout support (la tasse de thé, la végétation, ou des poussières en altitude) et forment des gouttelettes visibles à l'œil nu. C'est la condensation. En altitude, ces gouttelettes formeront les nuages ; au sol, on observera de la rosée (ou de la gelée blanche en cas de température négative) ou, s'il y a un peu de vent, de la brume voire du brouillard. 
En météorologie, on quantifie l'humidité de l'air de deux manières : l'humidité absolue et l'humidité relative. 

- L'humidité absolue 
L'humidité absolue désigne la quantité de vapeur d'eau contenue dans l'air. Elle s'exprime en gramme d'eau par mètre cube d'air (g/m3). Cette quantité est invariante, elle n'est pas soumise aux variations de la température. En effet, l'air est un mélange d'air sec et de vapeur d'eau et un mètre cube d'air contient toujours quelques grammes de vapeur d'eau. Cette masse de vapeur d'eau ne change pas si la température du volume d'air change (sous réserve qu'il n'y ait pas condensation, à savoir de transformation d'une partie de la vapeur d'eau en eau liquide). 

- L'humidité relative 
L'humidité relative est le rapport de la quantité de vapeur d'eau contenue dans l'air sur la quantité de vapeur d'eau maximale possible. C'est cette donnée que mesurent les météorologues. L'humidité relative s'exprime en pourcentage. 100 % correspond à un air saturé en vapeur d'eau (risque de nuage, pluie, brouillard, rosée ou givre), 0 % à un air parfaitement sec (cette valeur d'humidité relative n'est jamais atteinte dans la nature, pas même dans les déserts). 
Plus l'air est chaud, plus il peut contenir d'eau sous forme vapeur. Inversement, quand l'air se refroidit la vapeur condense et forme des gouttelettes d'eau liquide : on dit que le seuil de la saturation augmente avec la température. 
L'humidité relative d'une masse d'air varie donc avec la température de l'air. Lorsque la température augmente, en journée, l'humidité relative diminue, alors que le contenu en eau de la masse d'air - l'humidité absolue - reste inchangé. 
Un taux d'humidité de 10 à 20 % correspond à un air très sec, trop sec pour le confort de l'organisme. Inversement, lorsque les températures chutent, en cours de nuit, l'humidité relative augmente et peut atteindre la saturation soit une humidité relative de 100 %. 
A 30 °C, l'air peut contenir jusqu'à 30g/m3 d'eau sous forme de vapeur, soit 10 fois plus qu'à -5°C. Voilà qui explique en partie pourquoi les pluies sont bien plus abondantes dans les régions tropicales que dans les régions tempérées et qu'au cœur de l'Antarctique, les chutes de neige sont rares et peu intenses. 
 

Quantité maximale de vapeur d'eau contenue dans une particule d'air en fonction de la température

Température de l'air (en °C)

- 10

- 5

0

5

10

15

20

30

Quantité maximale de vapeur d'eau possible (en g/m3)

2

3

4,5

6,5

9,5

13

17

30


D'après le tableau, à 30 °C une particule d'air dont l'humidité relative est de 50% contient 15g/m3 de vapeur d'eau, soit moitié moins que ce qu'elle pourrait contenir au maximum. 
 

Aérer efficacement ou comment ne pas enfermer d'humidité

À la fin des vacances, vous faites un grand nettoyage de votre maison de campagne, bateau ou caravane, avant de tout fermer pour l'hiver. Si cette aération a lieu par une journée chaude, a fortiori une journée orageuse et humide, l'air enfermé dans les placards et les coussins contiendra beaucoup de vapeur d'eau. Au premier refroidissement, cette vapeur condensera sur les parois froides et sera à l'origine de moisissures. À l'inverse, une aération au plus froid de l'hiver enfermera de l'air pauvre en eau, qui deviendra de plus en plus sec avec la montée des températures. 
 

Instrument et mesure

L'humidité de l'air se mesure avec un hygromètre ou un psychromètre. Les météorologues appliquent des normes définies par l'Organisation météorologique mondiale afin de pouvoir comparer les mesures entre elles. Les instruments, ou leurs sondes dans le cas de télémesures, doivent être installés dans un abri aéré pour s'affranchir du rayonnement direct du soleil et de la pluie. 
Les météorologues s'intéressent aussi à l'humidité de l'air en altitude. Ainsi au cours des radiosondages atmosphériques, le profil d'humidité relative est mesuré - tout comme celui de la température, de la pression ou encore du vent. Connaître tous ces paramètres permet de prévoir le brouillard, les nuages, les orages… Les satellites météorologiques embarquent également des instruments qui permettent d'estimer l'humidité relative de l'air. 
 

Hygromètre

Pour mesurer l'humidité de l'air, ou hygrométrie, on utilise des sondes électroniques dotées d'un condensateur dont la capacité varie en fonction de l'humidité relative de l'air ambiant.

Apparus au milieu du XVe siècle, les premiers hygromètres utilisaient les propriétés de certaines substances organiques (laine, corde, éponge, barbe d'avoine, cheveu, cuir…) qui en absorbant de la vapeur d'eau, changent de masse, de forme, de longueur ou de couleur. En 1781, Horace Bénédict de Saussure met au point le premier hygromètre à cheveu de l'histoire. Simple, peu coûteux et relativement précis, il restera très utilisé jusqu'au XXe siècle. La longueur des cheveux varie en fonction de l'humidité relative de l'air et fait bouger la plume qui inscrit l'humidité sur le papier millimétré autour du cylindre. Cet instrument a été utilisé dans les stations météorologiques de la fin du XIXe siècle jusque dans les années 1970. Il a été ensuite conservé en secours dans les stations de mesure jusque dans les années 1980-1990. 


Psychromètre

Un psychromètre est constitué de deux thermomètres. Le premier, le « thermomètre sec », mesure la température de l'air. Le réservoir du second, le « thermomètre mouillé », est maintenu mouillé par une mousseline imbibée d'eau en permanence. L'évaporation de l'eau refroidit le thermomètre mouillé. Plus l'air est sec, plus l'évaporation de l'eau est importante, plus la température du thermomètre mouillé diminue et plus l'écart entre les deux thermomètres est important. A 100 % d'humidité, la température de l'air et la température du thermomètre mouillé sont identiques. Cet instrument, inventé par Gay Lussac en 1825 puis repris par August en 1831, a été utilisé de 1860 jusque dans les  années 1970. Ensuite, resté dans les abris météorologiques en secours, son usage a été abandonné après 1994. 

Des régions humides en France métropolitaine

Les régions côtières, surtout si la mer est froide et que les vents du large dominent, sont plus humides que les régions continentales. C'est le cas notamment des côtes de Manche et d'Atlantique. La côte méditerranéenne est plus sèche du fait d'une mer plus chaude et de la prédominance des vents de terre (mistral et tramontane). 
A l'intérieur des terres, il est plus difficile de définir des zones sèches et humides. La nature du sol et donc sa capacité à retenir les eaux de pluie, l'exposition au vent et au soleil pour les régions montagneuses, vont beaucoup influencer l'humidité de l'air. 
En décembre l'humidité est en moyenne plus élevée, et en juillet-août plus faible. En France métropolitaine, l'humidité de l'air descend très rarement au-dessous de 20%. À Marignane par exemple, une des villes les plus sèches de France, cette valeur a été atteinte 5 fois par an en moyenne sur la période 1990-2009. 

Chaleur et humidité…

Plus il fait humide, moins l'air peut recevoir de vapeur d'eau supplémentaire. Ainsi par forte chaleur et forte humidité, le corps humain se refroidit avec difficulté : la transpiration ne peut pas s'évaporer.