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La notion d’humidité et ses différentes expressions

MétéoSuisse-Blog | 08 juillet 2023
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Si tout un chacun comprend instinctivement la notion d’humidité, tout se complique lorsqu’on essaie de la définir véritablement. L'article du jour – richement illustré – tente une analogie. A vous de juger…

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En météorologie, il existe trois façon d’exprimer l’humidité :

  • le rapport de mélange, exprimé en grammes par kg d’air sec
  • l’humidité relative, exprimée en pourcents(%)
  • le point de rosée, exprimé en degrés Celsius (°C).

L’humidité relative exprimée en % est celle qui se rencontre le plus couramment et le plus conventionnellement ; elle est aussi la plus intuitive et la plus compréhensible. Les deux autres sont plus obscures, et c’est là qu’une analogie peut aider. Imaginons donc qu’une petite masse d’air se transforme soudain en éponge dans notre main.

Dans cette éponge parfaitement sèche au départ, nous introduisons 20 grammes d’eau. Dès lors, l’éponge est devenue humide ; une personne non avertie ne pourra cependant pas savoir que cette éponge est humide, car l’eau qu’elle contient ne se voit pour l’instant pas. Dans un premier temps nous pouvons exprimer cette humidité de deux façons :

  • en disant : « l’éponge contient 20 g d’eau ». Cette façon d’exprimer l’humidité correspond au rapport de mélange en météo. A une personne qui ne verrait pas l’éponge, cette expression ne dit toutefois pas si l’éponge est « un peu humide » ou « très humide ». Pour ce faire, il faut dire ce que représentent ces 20 g d’eau par rapport au volume de l’éponge, donc relativement à sa contenance.
  • C’est ce qu’exprime l’humidité relative (en %). Si nous disons : « l’éponge à un taux d’humidité de 50 % », cela signifie qu’elle pourrait contenir deux fois plus d’eau, soit 40 g (pour l’atmosphère c’est un peu différent, le rapport entre la densité de l’air et la contenance en eau n’étant pas linéaire).

Admettons maintenant que nous souhaitions remplir complètement cette éponge, autrement dit la saturer. Il existe deux possibilités de le faire.

  • soit nous rajoutons les 20 g d’eau qui manquent, et l’éponge contiendra dès lors autant d’eau qu’elle peut en contenir ; elle aura donc atteint son 100 % d’humidité. Toute adjonction d’eau supplémentaire se traduira par un écoulement. Dans la nature, l’adjonction directe d’humidité dans la masse d’air jusqu’à obtention de la saturation est très rarement réalisée.
  • pour saturer notre éponge, nous pouvons également diminuer son volume (nous augmentons donc sa densité) afin que sa contenance maximale en eau devienne de 20 g. Pour une quantité donnée d’eau, il existe donc un volume très précis correspondant à la saturation de l’éponge.

Il pourrait sembler que l’analogie trouve là ses limites, mais ce n’est pas le cas. En effet, à pression constante, le volume d’une masse d’air dépend de sa température. Lorsque l’on diminue la température d’une masse d’air, on diminue également le volume qu’elle occupe dans l’espace et on augmente donc sa densité. En d’autres termes, on serre l’éponge !

Le volume limite de saturation de l’éponge correspond donc, dans l’analogie, à une température limite de saturation de la masse d’air. Cette température limite en dessous de laquelle l’air est saturé s’appelle le point de rosée ; par définition, la température du point de rosée ne peut donc jamais être supérieure à la température de l’air. Dès que les deux coïncident, la condensation a lieu.

Le point de rosée est une expression très utilisée par les services météorologiques. Il s’agit par exemple d’un paramètre important pour la prévision des orages, un point de rosée supérieur à 15 °C au nord des Alpes étant un seuil auquel les météorologues sont très attentifs. Au nord des Alpes, un point de rosée égal ou supérieur à 20 °C est plutôt rare, alors que c’est assez courant dans la plaine du Pô ou sur les bords de la Méditerranée.

Dans la nature, la plupart des formations nuageuses ainsi que les précipitations sont produites par abaissement de la température et contraction de la masse d’air ; ce refroidissement se fait soit par rayonnement nocturne (brouillard), soit par soulèvement de la masse d’air (fronts, convection, barrage orographique, etc…). Dans ce dernier cas, la baisse de la température est liée à une diminution de la pression.

Un dernier mot

Le point de rosée est compris ce samedi entre 17 et 20 °C et se maintiendra à ce niveau élevé jusqu’à mardi. Cela a deux conséquences :

  • la baisse de la température durant la nuit sera ralentie car la vapeur d’eau est un gaz à effet de serre limitant le rayonnement nocturne ; d’autre part, la production de rosée à partir de 20 °C entraînera un dégagement de chaleur latente limitant également la baisse de température.
  • Lorsque le couvercle anticyclonique s’affaiblira, un point de rosée élevé favorisera grandement la formation des orages. Pourquoi ? pour le savoir, lisez notre article du 4 juin.