Paramètres observés

La température

Définition et unités de mesure

Température

La température n'est pas une grandeur directement mesurable. Sa perception varie d'un individu à l'autre et selon les conditions atmosphériques (vent, pluie, ensoleillement…). Pour déterminer la grandeur physique de la température, plusieurs échelles ont été définies. En France et dans la majorité des pays on utilise le degré Celsius. Le 0°C de cette échelle correspond au point de congélation de l'eau, et le 100°C au point d'ébullition de l'eau. Son nom est emprunté à l'astronome et physicien suédois Anders Celsius (1701-1744). Il a inventé en 1742 une des premières échelles centigrades de température basée sur les mêmes points de référence mais inversés : 0 correspondait au point d'ébullition de l'eau, 100 à son point de congélation ! Quelques pays anglo-saxons utilisent encore l'échelle Fahrenheit, du nom du physicien allemand (1686-1736) qui l'a mise au point en 1724. Celui-ci avait basé son échelle sur deux points de référence bien différents : d'une part la température la plus basse obtenue en laboratoire en mélangeant un volume égal de chlorure d'ammonium et d'eau, et d'autre part, la température du sang d'un cheval en bonne santé ! Sur cette échelle, l'eau congèle à 32°F et bout à 212°F. L'actuelle unité internationale de température, le kelvin (K), est utilisée par les scientifiques. Par convention, le zéro de l'échelle kelvin (0 K) est le zéro absolu, c'est-à-dire la température la plus basse possible dans l'univers. A cette température il n'y a plus aucune agitation moléculaire. Cette échelle possède un seul point de référence : la valeur particulière du point triple de l'eau à 273,16 K. Il correspond aux conditions dans lesquelles coexistent les trois états : liquide, solide et gazeux. Un écart de un kelvin correspond très exactement à un degré Celsius.

Le saviez-vous ?

On parle de degrés Celsius ou degré Fahrenheit (°C ou °F) mais on dit juste « kelvin » lorsqu'on utilise cette unité (K). Ainsi, kelvin s'écrit tout en minuscules.  

Quelques valeurs remarquables

Commentaire

kelvin

Celsius

Fahrenheit

Zéro absolu (température la plus basse possible dans l'univers)

0 K

−273,15 °C

−459,67 °F

Température de fusion de l'eau (à la pression standard)

273,15 K

0 °C

32 °F

Température d'ébullition de l'eau (à la pression standard)

373,15 K

100 °C

212 °F

 

Formules de conversion

TCelsius = (5/9) * (TFahrenheit -32) = TKelvin – 273,15
TFahrenheit = (9/5) * TCelsius +32 = (9/5) * TKelvin - 459,67
TKelvin = TCelsius + 273,15 = (5/9) * (TFahrenheit + 459,67)
 

Mesurer la température en météorologie

L'instrument de mesure de la température est le thermomètre. Les thermomètres à alcool ou comportant des bilames métalliques, exploitent la dilatation des corps sous l'effet de la chaleur pour effectuer cette mesure. Le thermomètre à mercure est désormais interdit en raison de sa toxicité. Mais on utilise aussi des sondes de températures, des thermomètres électroniques et même les mesures calculées à partir des relevés par satellite.
 

Le saviez-vous ?

Le thermoscope est l'ancêtre du thermomètre. Inventé au XVIIe siècle, il permettait de déceler les variations de température en repérant le niveau d'un liquide se dilatant sous l'effet de la chaleur dans un tube très fin. Mais en l'absence d'échelle, la température ne pouvait être chiffrée par cet instrument.

Pour mesurer la température de l'air, le thermomètre ou la sonde est placé à 1,5 m du sol dans un abri ajouré. Cet abri laisse ainsi circuler l'air et protège l'instrument de mesure du rayonnement direct du soleil. Pour effectuer leurs mesures, les services météorologiques respectent des normes définies par l'Organisation météorologique mondiale. Ces observations, réalisées dans des conditions identiques partout dans le monde, peuvent ainsi être échangées, comparées et intégrées dans les modèles de prévision du temps.
 

Où placer mon thermomètre ?

Pour s'affranchir des effets du rayonnement solaire direct, il est conseillé de suspendre le thermomètre ou la sonde à l'ombre, du côté nord de la maison, à distance du mur et à l'abri des précipitations.

En météorologie, on ne mesure pas que la température de l'air sous abri. Pour prévoir le risque d'avalanche, la température du manteau neigeux est fort utile, tout comme la température des routes pour prévoir si la neige ou le verglas vont tenir au sol. Les mesures de la température de surface des océans alimentent aussi les modèles de prévisions. Pour les besoins de l'agriculture, les météorologistes mesurent également les températures dans le sol et à diverses hauteurs au-dessus du sol.
 

Variation diurne de la température

La température de l'air varie avec l'alternance du jour et de la nuit mais aussi, dans la journée, avec l'ensoleillement. Les bulletins météorologiques indiquent ainsi la température maximale et la température minimale du jour.
Contrairement aux idées reçues, la température maximale de la journée n'est pas atteinte à midi solaire, mais plutôt vers 15h solaire (soit 17h en France l'été). Le minimum de température est atteint peu après le lever du soleil. Par temps couvert, le cycle est le même mais l'amplitude (différence entre la température maximale et la température minimale) est moindre.
En France métropolitaine, les vents de sud, comme le siroco, amènent de l'air chaud et les vents de nord, comme le mistral, de l'air froid. Le déclenchement de ces régimes de vent peut perturber le cycle jour-nuit et modifier les horaires habituels des extrêmes de température.

En France métropolitaine, la température annuelle moyenne est de 12,2 °C. Elle peut monter jusqu'à des valeurs de + 44 °C et descendre à presque – 37 °C.
Sur la planète, il fait en moyenne 15°C. Les températures relevées les plus basses peuvent atteindre – 89 °C et les plus élevées plus de + 56°C.
 

La température ressentie

La sensation de froid est plus vive en présence de vent que par temps calme. C'est le refroidissement éolien. Il est dû à deux facteurs. Le vent balaye la petite couche d'air chaud formée au contact de la peau. Privée de cet isolant, l'humidité de la peau s'évapore accentue encore ce refroidissement. Le ressenti de la température dépend aussi de l'humidité de l'air et du rayonnement solaire. En été, une forte température se révèle de plus en plus inconfortable à mesure que l'humidité augmente. En effet, plus l'air est humide moins la peau peut transpirer et donc refroidir le corps humain.

Les météorologues calculent la température ressentie ou indice de refroidissement éolien à l'aide d'une formule mathématique empirique. Cette formule est fonction de la température de l'air et de la vitesse du vent. Cette information est indispensable dans les pays au climat rigoureux (Canada). Cela permet de prendre des mesures pour éviter les blessures causées par le froid (gelures ou hypothermie) comme s'habiller chaudement ou interdire aux enfants de jouer dehors.
L'indice éolien est une valeur sans unité. Par exemple, par une température de l'air de -10°C et un vent de 30km/h, l'indice éolien est de -20. Cela signifie que vous ressentirez sur votre peau l'équivalent d'une température de -20°C par une journée sans vent.

 

 

Indice de refroidissement éolien (Source : Environnement Canada)

Au-delà de -27 (en rouge), le risque de gelure augmente rapidement.

 

Température de l'air ( °C )

vitesse du vent (km/h)

0

-5

-10

-15

-20

-25

-30

-35

-40

-45

10

-3

-9

-15

-21

-27

-33

-39

-45

-51

-57

20

-5

-12

-18

-24

-30

-37

-43

-49

-56

-62

30

-6

-13

-20

-26

-33

-39

-45

-52

-59

-65

40

-7

-14

-21

-27

-34

-41

-48

-54

-61

-68

50

-8

-15

-22

-29

-35

-42

-49

-56

-63

-69

60

-9

-16

-23

-30

-36

-43

-50

-57

-64

-71

 

Température en altitude

La température de l'air diminue avec l'altitude : en moyenne de 6,5 °C tous les 1 000 m dans la première couche de l'atmosphère où se déroulent les phénomènes météorologiques. Cette couche appelée troposphère s'étend du sol jusqu'à environ jusqu'à 12 km en France métropolitaine. La limite supérieure de cette couche est la tropopause : son altitude varie entre 10 et 18 km en fonction de la latitude.

Voir le schéma de la structure de l'atmosphère

 
Des ballons équipés de sonde permettent de connaître la température en altitude. Aujourd'hui, certains satellites permettent aussi d'établir le profil vertical de la température de l'air. Les météorologistes s'attachent à décrire la variation verticale de la température car elle a de nombreuses conséquences sur la forme des nuages, la présence de brouillard ou d'orages, la dissipation des fumées et de la pollution atmosphérique…
Lorsque la température décroît fortement avec l'altitude, la probabilité de voir apparaître des cumulonimbus accompagnés d'orages est forte car l'atmosphère est instable. C'est le cas, par exemple, lorsque le rayonnement solaire réchauffe le sol toute la journée et qu'en altitude l'air reste très froid : le soir on observe alors des orages violents.
Parfois l'air est plus froid dans les basses couches qu'en altitude. L'air froid et humide, plus « lourd » que l'air chaud, reste « coincé » au sol ou à proximité du sol. On appelle ce phénomène une « inversion de température ». En hiver, ce type de situation empêche le brouillard ou les nuages bas (stratus) de se dissiper parfois toute la journée.