Poudrerie 2 2017/18 | Humidité et température - un mariage émancipé

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Nous n'avons pas besoin de parler longtemps de la température de l'air et de son influence directe sur la température de la neige et donc sur ses propriétés. En fait . Nous savons tous que la formation et la transformation de la neige dépendent fortement de la température de l'air. Les gouttelettes surfondues, les germes de cristallisation dans le nuage ou le gradient de température au sol, etc.

Mais derrière le prétendu marié dominant appelé "température" se cache un certain nombre de choses que nous devrions savoir en plus : La neige peut être "chaude" à 0°C, mais si elle tombe du ciel, elle peut aussi être "froide" à -30°C. Dans les deux cas, elle est relativement "chaude". Pourquoi ? À 0°C, la neige fond et se transforme en phase liquide. C'est pourquoi elle n'est en fait jamais très loin de son point de fusion. Et dans nos régions, la neige beaucoup plus froide ne tombe pratiquement jamais sur le sol ou ne se refroidit guère plus lorsqu'elle est déjà sur le sol. Les matériaux qui se trouvent juste en dessous de leur point de fusion ont une grande capacité de transformation.

Qu'est-ce que cela signifie ? Comparons la neige à un morceau d'acier : avec un point de fusion d'environ 1.400°C, l'acier commence à s'embraser à environ 600°C, à 1.300°C il devient lumineux et éclatant et semble sur le point d'exploser pour un observateur qui n'est pas concerné par les négociations salariales des métallurgistes autrichiens. Le recuit modifie les propriétés de l'acier. Le recuit est donc utilisé de manière ciblée pour sa transformation. On parle alors, entre autres, de "recuit de recristallisation". Cette expression nous montre les analogies avec la neige : à des températures juste en dessous du point de fusion, les changements sont beaucoup plus importants qu'à des températures bien inférieures. La neige qui est froide à -20°C ou - comme c'est souvent le cas dans notre manteau neigeux hivernal - tempérée à seulement -6°C, est de ce point de vue méga-chaude. C'est pourquoi, dans un manteau neigeux, tout se transforme ou se recristallise en permanence.

La manière dont cela se transforme dépend du gradient de température, c'est-à-dire de la différence de température entre les différents cristaux de neige. Si la différence de température est importante, la vapeur d'eau se déplace de la partie chaude vers la partie froide et y gèle de telle sorte qu'elle forme des cristaux que nous connaissons plus tard sous le nom de couches fragiles. Si la différence de température est faible ou si les cristaux sont à la même température, ils deviennent de plus en plus petits et arrondis - la neige devient alors plus ferme et se tasse plus rapidement. Si la température est si élevée qu'elle fond même et gèle ensuite à nouveau, nous trouvons à nouveau d'autres formes de cristaux. Notre fiancé, la température de l'air, influence constamment ce processus : déjà pendant la formation de la neige dans le nuage et plus tard dans le manteau neigeux existant et à sa surface, qui est en échange thermique permanent avec la température de l'air.

Neige putride due à une forte humidité de l'air et à une température élevée de l'air. — Neige paresseuse due à une forte humidité de l'air et à une température élevée de l'air.

Lukas Ruetz

Le partenariat

Mais la température de l'air n'est pas le seul facteur déterminant pour la neige. Elle s'est déjà mariée avec l'humidité de l'air. L'humidité de l'air influence la neige de la même manière, mais de manière indirecte : en influençant la température de la neige par le biais du rayonnement, de l'évaporation et de la sublimation.

Pour ce qui est du rayonnement, c'est facile à expliquer : plus l'humidité de l'air est élevée, plus le rayonnement thermique de la surface de la neige est entravé. Les particules d'eau dans l'air renvoient le rayonnement thermique vers le sol, la surface de la neige devient plus chaude ou se refroidit plus faiblement. Un écran nuageux empêche plus ou moins complètement le rayonnement, une forte humidité de l'air entrave fortement le rayonnement.

La sublimation et l'évaporation reposent sur le même principe : plus l'humidité de l'air est élevée, moins la surface de la neige peut se refroidir. L'évaporation de l'eau liquide à la surface de la neige humide ainsi que la sublimation de la neige à la surface de la neige refroidissent le manteau neigeux - la transition de phase de liquide à gazeux ou de solide à gazeux nécessite de l'énergie, donc de la chaleur.

Pour pouvoir mieux travailler avec cela ou mieux estimer l'influence de l'humidité de l'air, il existe trois mesures : l'humidité relative de l'air en pourcentage, le point de rosée en degrés Celsius et la température humide en degrés Celsius. Étant donné que l'air froid peut absorber moins d'humidité en valeur absolue (c'est-à-dire en grammes par mètre cube) que l'air plus chaud, il existe une marque de température à laquelle un paquet d'air doit être refroidi pour atteindre le point où l'humidité commence à se condenser, c'est-à-dire où l'humidité relative atteint 100 %, tout en conservant l'humidité absolue (d'où pourrait provenir davantage d'humidité ?). A ce point, le paquet d'air ne peut plus porter l'humidité qu'il pouvait porter dans la zone plus chaude, c'est pourquoi l'humidité doit se condenser. Cette température est le point de rosée. Lorsque le point de rosée augmente alors que la température de l'air reste constante, l'humidité relative de l'air augmente. La température humide décrit quelque chose de similaire au point de rosée, mais elle n'est généralement pas lisible sur les graphiques des stations météo et est donc moins pertinente pour nous. En gros, elle se situe exactement entre la température de l'air et le point de rosée. Le point de rosée et la température humide ne peuvent pas être plus élevés que la température de l'air, car l'humidité de l'air ne peut pas être supérieure à 100%.

Si la température humide et le point de rosée sont inférieurs à 0°C, la neige se sublime exclusivement. Même si la température de l'air est supérieure à 0°C ! En raison de la faible humidité de l'air, la pression de vapeur de l'air est si faible que les molécules des cristaux de neige à la surface sont directement "éjectées" de l'état solide à l'état gazeux dans l'air. Si la température humide s'élève au-dessus de 0°C, mais que le point de rosée reste en dessous, la neige fond partiellement. Cela signifie qu'une partie passe de la phase solide à la phase liquide et que la surface devient humide. La pression de vapeur de l'air augmente avec l'humidité de l'air et les molécules des cristaux de neige n'ont plus la possibilité de se transformer toutes directement en vapeur en raison de la pression plus élevée, mais doivent rester à la surface de la neige et se transforment ainsi en eau liquide. Une partie continue à se transformer directement en phase gazeuse. Si l'humidité relative de l'air augmente encore et que le point de rosée dépasse également 0°C, la neige fond exclusivement : cela signifie qu'elle ne se sublime plus et passe uniquement de l'état solide à l'état liquide. Le manteau neigeux s'écoule, il dégèle. Seule une petite partie de l'eau qui s'est formée s'évapore par la suite. Il n'y a donc plus d'extraction de chaleur, qui était auparavant due à la sublimation pure ou à la sublimation et à l'évaporation. En cas de dégel, le manteau neigeux se réchauffe beaucoup plus vite, s'humidifie beaucoup plus vite et diminue beaucoup plus vite. Tout cela est dû à la température de l'air ET à l'humidité de l'air.

le point de rosée et l'humidité relative. — Le point de rosée et l'humidité relative.

Lukas Ruetz

Pour la pratique : en cas d'air sec, la neige fraîche reste plus longtemps duveteuse qu'en cas d'air humide. Par air sec, un manteau neigeux se forme plus rapidement et se ramollit plus lentement (voire pas du tout !). Par air sec, le manteau neigeux s'humidifie plus lentement. Tout cela en raison des effets sur la température de la neige du refroidissement superficiel. En cas d'air extrêmement sec, un manteau neigeux porteur se forme à des températures de l'air d'environ +6°, +7°, voire +8°C. Si l'air est très humide, la température ne dépasse pas +1° ou +2°C. Si l'air est nuageux, il n'y a pas de couverture de neige jusqu'à 0°C. En d'autres termes, lorsque l'humidité de l'air est élevée, une température de l'air plus basse suffit à faire augmenter la température de la neige. En cas de faible humidité de l'air, la température de l'air peut s'élever plus haut pour réchauffer la neige.

Les deux partenaires vont de pair dans la vie de la neige. La température de l'air exerce certes une influence dominante à l'extérieur, mais en arrière-plan, les fils sont tirés de la même manière par l'humidité de l'air. C'est surtout dans les situations limites (= dans la zone du point de fusion et juste au-dessus) que l'humidité de l'air décide de la destination de la neige. Derrière un homme fort se trouve une femme forte ou : papa porte le pantalon, maman le choisit.

Résumé : mariage & contrat de mariage

L'influence de l'humidité de l'air doit donc être considérée comme équivalente à celle de la température de l'air en ce qui concerne la pratique. Toutes deux ont un impact sur la température de la neige et donc sur sa forme et ses propriétés. Nous percevons simplement plus fortement l'influence de la température de l'air, car elle agit directement sur la neige par échange de chaleur. L'humidité de l'air, en revanche, agit indirectement sur la température de la neige par le biais du rayonnement/de l'irradiation ainsi que de l'évaporation/de la sublimation. La température de l'air et l'humidité de l'air forment un mariage d'égal à égal, que nous devons reconnaître comme tel!

Rappel : l'influence de l'humidité de l'air sur la neige mérite la même attention que celle de la température de l'air..