Glossaire

température potentielle

L'étude du comportement des couches atmosphériquesstabilité , nuages , précipitations , évolution — à la verticale d'un site donné se fonde sur les résultats obtenus au-dessus de ce site grâce à l' observation en altitude ou à la prévision ; pour ce faire, elle s'appuie sur le profil vertical de température dans la troposphère afin d'apprécier les ascendances et les subsidences subies à l' échelle aérologique par une parcelle d' air (P) surplombant le site. Pareille parcelle, dans son mouvement vertical, se meut pratiquement comme un système adiabatique , c'est-à-dire n'échangeant pas de chaleur avec le milieu extérieur, du fait de la mauvaise conductibilité thermique de l'air : alors, si (P) ne contenait que de l' air sec , il existerait, démontre-t-on, une relation univoque entre sa pression atmosphérique p et sa température absolue T — égale à t + 273,15 kelvins , où t figure la température en degrés Celsius — , et c'est d'ailleurs cette relation qui explique qu'une parcelle s'élevant verticalement dans l' atmosphère s'y refroidit (quand croît l'altitude, sa pression diminue, donc, d'après la relation, sa température baisse) et que dans l'autre sens elle s'y réchauffe ; pour connaître complètement la relation entre p et T telle qu'appliquée à la parcelle (P), il suffit de désigner la température T 0 qui régnait (ou aurait pu régner) dans cette parcelle à un moment où sa pression était (ou aurait pu être) égale à une valeur fixée arbitraire p 0 . Ainsi, lorsqu'une parcelle d'air se meut verticalement, et sous l'hypothèse qu'elle ne contienne pas de vapeur d'eau , alors, chaque fois que sa pression repasse ou pourrait repasser par la valeur donnée p 0 , elle reprend ou reprendrait la même température T 0 kelvins (soit t 0 = T 0 - 273,15 degrés Celsius), qui devient ainsi un paramètre caractéristique de la parcelle. On choisit habituellement pour p 0 la valeur 1 000 hPa , toujours proche de la pression réduite au niveau de la mer ; dans ce cas, T 0 ou t 0 est le plus souvent notée par la lettre grecque θ ("thêta") et représente par définition la température potentielle de la parcelle (P) : c'est donc la température qu'acquerrait cette parcelle, après déperdition préalable de sa vapeur d'eau, chaque fois qu'elle aurait été ramenée verticalement au niveau de pression 1 000 hPa sans avoir échangé de chaleur avec le milieu extérieur.

Dans les cas réels, de la vapeur d'eau se mêle toujours à l'air sec d'une parcelle (P) même non saturée , en une proportion qui peut être précisée, entre autres, par un nombre sans dimension, son rapport de mélange r , caractéristique de (P) ; or, on peut démontrer (voir l'article adiabatique , niveau d'explication initié ) que la température à laquelle se trouverait la parcelle d' air humide (P), une fois ramenée à 1 000 hPa par transformation adiabatique , est quasiment indépendante de r et égale à la température potentielle de (P), à condition que r soit suffisamment petit, ce qui est toujours le cas en pratique, même pour un air très proche de la saturation : la température potentielle θ est donc bien, pour toute parcelle d'air donnée (P), une grandeur conservative , tant que ne s'est pas déclenché de condensation dans (P). Si l'on repère ou si l'on trace sur un émagramme la courbe adiabatique (L) passant par le point de coordonnées T et p qui figure un état de (P), alors θ est l'abscisse du point d'intersection de cette courbe avec l'axe isobare d'ordonnée 1 000 hPa, et dans tous ses déplacements verticaux la parcelle (P) sera représentée par un point M de (L) jusqu'à ce que ce point rencontre le point de condensation P, situé à l'intersection de (L) et de celle des courbes de rapport de mélange de saturation constant r w qui correspond à la valeur r w = r : au-delà, M "emprunte" le chemin de l'adiabatique saturée (L') passant par P, laquelle coupe l'axe p = 1 000 hPa en un point d'abscisse θ' w ou " thêta prime w ". La température θ' w est, de façon analogue à θ, une grandeur conservative de la parcelle (P), mais après saturation, et c'est l'étude conjointe des valeurs de θ et θ' w qui permet de préciser le comportement des couches atmosphériques.