Vous avez peut-être déjà appris que «l’air chaud monte et l’air frais descend». Mais cela n’est pas toujours vrai.

C’est parce que la flottabilité de l’air – sa capacité à monter – est dictée à la fois par sa température et par la quantité de vapeur d’eau qu’il contient. L’air sec contient principalement les éléments azote et l’oxygène, assemblés en différentes molécules. La vapeur d’eau est moins dense que ces molécules lourdes; dans l’air humide, la vapeur d’eau occupe un espace qui serait normalement occupé par l’azote et l’oxygène. Connu sous le nom d ‘«effet de flottabilité de la vapeur», ce phénomène rend humide air plus léger que l’air sec de même température, pression et volume.

À grande échelle, l’effet de flottabilité de la vapeur aide à diriger le mouvement de l’air à travers la région la plus basse de l’atmosphère, connue sous le nom de troposphère, et affecte particulièrement l’air des régions tropicales humides. Même sous les tropiques, certaines parcelles d’air restent relativement sèches par rapport à l’air plus humide situé à l’est ou à l’ouest. Aujourd’hui, un nouveau modèle climatique suggère que ce cycle d’air humide monte et d’air sec le naufrage peut quelque peu amortir les effets de c changement de limate sous les tropiques.

« Sans cet effet, le réchauffement climatique serait encore pire », a déclaré l’auteur de l’étude Da Yang, professeur adjoint de sciences atmosphériques à l’Université de Californie, Davis et co-enseignant scientifique avec Lawrence Berkeley National Laboratory . Selon le modèle de Yang, publié le 6 mai dans la revue Science Advances, l’effet de flottabilité de la vapeur amplifie la quantité d’énergie thermique (chaleur) libérée dans l’espace par les régions tropicales, de l’ordre d’environ 1 à 3 watts par mètre carré . Le modèle suggère que, lorsque les climats tropicaux se réchauffent, l’effet pourrait augmenter de façon exponentielle, ce qui signifie que la région dégagerait de plus en plus de chaleur, même si les températures augmenteraient.

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Cela dit, l’effet de flottabilité de la vapeur n’annule en aucun cas les effets du changement climatique, a déclaré Yang. Mais il pourrait quelque peu stabiliser les climats tropicaux tandis que les températures aux pôles de la Terre grimpent à un rythme comparativement plus rapide, at-il dit.

Mais comment cela fonctionne-t-il exactement?

Nuages et ciel dégagé

L’effet de flottabilité de la vapeur «est connu des météorologues depuis très longtemps», depuis au moins un siècle, Olivier Pauluis, professeur de mathématiques et de sciences de l’atmosphère / océan à l’Université de New York qui n’a pas participé à l’étude, a déclaré à Live Science dans un courrier électronique. Bien que familière à beaucoup, la notion selon laquelle l’air chaud monte toujours et l’air frais coule toujours est une « hypothèse incorrecte », a-t-il dit.

« La bonne » sagesse conventionnelle « remonte au principe d’Archimède » et est-ce que l’air léger monte, l’air lourd coule. « Cependant, l’air humide est plus léger que l’air sec à la même température et pression, a déclaré Pauluis.

Alors que les modèles modernes de changement climatique prennent en compte cette sagesse, Yang a voulu enquêter comment l’air humide des tropiques influence le réchauffement général de la région, plus spécifiquement.

Les tropiques se trouvent à environ 20 degrés de l’équateur, enroulés autour de la planète comme une ceinture, selon National Geographic. tropiques, les modèles globaux de circulation de l’air génèrent des colonnes d’air humide et des colonnes d’air relativement sec qui se côtoient, s’étendant vers le ciel, a déclaré Yang. Le même modèle de colonnes d’air alternées se manifeste également à des échelles plus petites, mais ces poches d’air localisées se dissipent dans une question de da ys, alors que les plus grandes échelles restent stables sur de longues périodes et influencent le climat sous les tropiques, a-t-il dit.

Des nuages et des orages se forment dans l’air humide, tandis que le ciel clair couvre largement les régions sèches, Yang mentionné. La vapeur d’eau agit comme un gaz à effet de serre, emprisonnant l’énergie thermique émise par les océans, les terres et les régions inférieures de l’atmosphère; par conséquent, peu d’énergie peut s’échapper dans l’espace à partir de régions plus humides des tropiques. « La plupart de l’énergie serait émise par les régions à ciel clair, pas par les nuages », a déclaré Yang.

C’est là que l’effet de flottabilité de la vapeur entre en jeu.

Selon les modèles informatiques de l’équipe, l’air frais imprégné de vapeur d’eau monte vers le haut, formant des nuages et faisant tomber la pluie au fur et à mesure. Pendant ce temps, l’air relativement sec et chaud s’enfonce dans les régions claires du ciel. le climat tropical se réchauffe, plus d’eau se réchauffe et se transforme en sa forme vaporeuse, ce qui fait que l’air au-dessus devient de plus en plus humide. les ondes de gravité atmosphériques poussent la chaleur hors de l’air humide et dans l’air sec à proximité, a déclaré Yang.

Fondamentalement, les vagues compensent l’augmentation soudaine de la flottabilité de la vapeur en réduisant toute flottabilité supplémentaire fournie par la chaleur, a-t-il déclaré.

Ce cycle conduit de plus en plus de chaleur dans l’air sec, ce qui libère de l’énergie thermique dans le ciel clair au-dessus, a déclaré Yang.

« En d’autres termes, cela rendra l’air sec qui coule encore plus chaud, » permettant à plus de chaleur d’être émise par les régions à ciel clair, a déclaré Yang. « Si nous n’avons pas cet effet de flottabilité de vapeur, ce serait probablement l’inverse », ce qui signifie que l’air de plus en plus chaud monterait dans les régions humides où sa chaleur serait emprisonnée sous les nuages, a-t-il ajouté.

La découverte n’est pas nécessairement révolutionnaire, comme les scientifiques le savent depuis longtemps à propos de l’effet de flottabilité de la vapeur, a déclaré Pauluis. Cependant, cela souligne la nécessité de prendre en compte à la fois la température et l’humidité relative lors de la modélisation du changement climatique, en particulier dans les régions tropicales, a-t-il ajouté.

Pour l’avenir, Yang et ses co-auteurs visent à développer des modèles à grande échelle pour tester leur théorie. Dans l’étude actuelle, ils ont modélisé des systèmes à petite échelle d’air humide et sec qui sont restés stables dans le temps, comme le ferait un système à grande échelle. Pour développer un modèle à grande échelle qui capture l’activité à travers les tropiques, en général, l’équipe aura besoin de beaucoup plus de puissance de calcul. De plus, Yang espère collecter des données d’observation de différentes régions tropicales, pour voir comment les prédictions de l’équipe se maintiennent dans le monde réel.

« Nous voulons également savoir comment la flottabilité de la vapeur affecte les nuages et les vents sur Terre? « , a-t-il dit.

 » Un défi central dans la prévision du changement climatique futur consiste à évaluer correctement les changements des nuages de bas niveau, où l’effet est le plus significatif « , a ajouté Pauluis.

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Publié à l’origine sur Live Science.