CHAPITRE PREMIER

Qu'est-ce que le climat? — On a défini le climat « l'ensemble des phénomènes météorologiques qui caractérisent létat moyen de l'atmosphère en un point de la surface terrestre » [Haisn, 8]. Trois points sont à retenir dans cette définition :

1° Il s'agit de l'état de l'atmosphère en un point de la surface terrestre. C'est dire que la climatologie s'occupe spécialement de cette zone de contact de l'atmosphère avec le globe solide et liquide, qui nous a paru être par essence le domaine d'observation du géographe. Entre la climatologie et la météorologie, les relations sont donc à peu près les mêmes qu'entre la géologie et la morphologie terrestre. Mais il serait aussi vain dans un cas que dans l'autre de vouloir établir une séparation nette. Car, si l'étude du sous-sol est souvent indispensable pour comprendre l'allure du relief superficiel, la cause des phénomènes climatiques les plus importants doit être cherchée au delà de la zone de contact avec la surface terrestre dans les couches élevées de l'atmosphère.

2° Il s'agit de Yétat moyen de l'atmosphère. Les phénomènes climatiques variant continuellement, la climatologie est fondée sur l'étude de moyennes, déduites d'observations poursuivies assez longtemps. C'est ainsi que l'on pourra dire à la fois « le temps a été très froid ici cet hiver », et « le climat n'est pas froid ici en hiver ». Néanmoins nous verrons qu'il peut y avoir intérêt à étudier dans certains

cas les types de temps, les moyennes climatiques étant établies suivant les cadres fixes du calendrier, qui correspondent rarement à des périodes de temps chaud ou froid, pluvieux ou sec (chap. vin).

3° Le climat est un ensemble de phénomènes qui se tiennent. Température, vent, humidité, pluie, sont dans une corrélation étroite et donnent à chaque pays une physionomie reflétée fidèlement par la végétation. La climatologie doit chercher à reconnaître et à mettre en lumière ces relations complexes. Il y a là encore une différence avec la météorologie proprement dite, qui prend à part chaque phénomène pour tâcher d'en ramener les lois à des lois physiques expérimentales susceptibles d'être exprimées par des formules mathématiques. Cette distinction devrait être toujours observée dans les études de géographie régionale, où il s'agit surtout de marquer le groupement des phénomènes climatiques. Elle ne peut être aussi nette dans les études de géographie générale. Il est nécessaire d'isoler les divers éléments du climat, afin d'en bien comprendre la nature, avant de voir comment ils peuvent se combiner.

On peut diviser les éléments du climat en trois groupes d'après les propriétés physiques de l'atmosphère :

Une des propriétés les plus importantes de l'enveloppe aérienne de notre globe est de retenir la chaleur solaire, d'où résulte la nécessité d'étudier la température de l'air.

Une autre est de se raréfier en hauteur, les couches les plus denses étant naturellement les plus basses. Mais la loi de cette raréfaction n'est pas partout la même et des masses d'air de densité différente se trouvent en contact à toutes les altitudes, d'où résultent forcément des mouvements de l'air. Ainsi l'étude de la densité ou pression atmosphérique et celle des vents doivent être menées de front.

Enfin l'atmosphère contient une certaine quantité de vapeur d'eau. Elle en absorbe constamment, grâce à l'évaporation des surfaces liquides, et s'en débarrasse en formant des nuages qui se précipitent en pluies. Il y a donc un troisième groupe de faits climatiques dont l'étude gagne à être menée de front : évaporation, humidité atmosphérique, nébulosité et précipitations.

Conditions générales de l'étude des faits climatiques. — Il est utile d'être renseigné sur les procédés par lesquels on arrive à connaître les éléments du climat. Les conditions des observations et des calculs météorologiques doivent être connues du géographe.

Tous, ou presque tous les phénomènes météorologiques (sauf la nébulosité et parfois le vent), sont observés à l'aide d'instruments de physique. On doit se pénétrer de cette vérité qu'aucun instrument, si soigneusement

construit soit-il, ne peut être considéré comme exact. Mais tout instrument peut être utilisé si son erreur est constante et a été déterminée depuis peu de temps. On ne doit donc emporter en voyage que des instruments collationnés dans un observatoire avec les instrument types. Cette comparaison doit être répétée le plus souvent possible.

Il y a deux espèces d'instruments : les uns rendant sensible le phénomène sans laisser de traces de ses variations, les autres enregistrant ses variations. Les premiers sont les plus précis, mais ils exigent un observateur attentif présent à des heures fixes. Les seconds n'exigent pas la même assiduité et donnent avec plus de détails, mais moins de précision, la marche du phénomène. On construit maintenant des enregistreurs pour l'étude de presque tous les faits météorologiques (fig. 38). Les variations sont exprimées par les oscillations d'un levier, dont l'extrémité, munie

Fig. 38. — Thermomètre enregistreur (fig. extraite de Angot, Instructions météorologiques, Gauthier-Villars, édit.).

d'une pointe traçante, touche la surface d'un cylindre animé par un mouvement d'horlogerie. Les oscillations du levier sont traduites ainsi par une courbe continue imprimée sur une feuille de papier enroulée autour du cylindre, où l'on a tracé un réseau d'ordonnées correspondant aux divisions du temps et aux degrés de l'instrument. Il y a lieu de vérifier pour tout instrument de ce genre le mouvement d'horlogerie et la valeur de l'échelle.

Les moyennes. — La climatologie se sert de moyennes. La variation de presque tous les phénomènes météorologiques étant continue, les moyennes théoriquement les plus exactes sont dérivées des enregistreurs. Cependant on peut obtenir en pratique des moyennes très suffisantes, en faisant la moyenne arithmétique d'observations effectuées à des heures fixes convenablement choisies. A défaut de 24 observations horaires, on se contente généralement de 3 observations par jour: à huit heures du matin, une heure et huit heures du soir.

Il y a deux sortes de moyennes qu'il ne faut pas confondre : les moyennes vraies sont celles qui expriment la valeur moyenne autour de laquelle a oscillé un phénomène pendant un temps donné. La moyenne diurne d'un phénomène dont les variations sont exprimées par la courbe ABC (fig. 39) n'est autre que la hauteur FD du rectangle FDEG, dont la surface égale ABCED. Des moyennes diurnes se déduisent les moyennes mensuelles et les moyennes

annuelles. Toute moyenne annuelle est de même la moyenne d'un certain nombre de moyennes annuelles consécutives. L'emploi d'années consécutives est indispensable, vu les oscillations que peut présenter le climat. La même raison exige qu'on n'utilise, pour dresser la carte d'un phénomène météorologique quelconque dans un pays, que des observations- se rapportant à la même période. Ce serait un leurre que de vouloir tracer, par exemple, les isothermes de la France, en se servant des stations fonctionnant actuellement et de stations où l'on n'a plus fait d'observations depuis cinquante ans.

L'usage des moyennes vraies est très étendu en climatologie; elles servent en effet à reconnaître la répartition géographique et la variation annuelle de chaque phénomène. Moins usitées sont les moyennes horaires, qui servent à étudier la variation diurne moyenne. Elles sont cependant intéressantes à connaître, dans les pays où l'oscillation diurne des éléments météorologiques est assez forte (pays tropicaux). Une moyenne horaire n'exprime pas la valeur moyenne autour de laquelle a oscillé un phénomène pendant une période de temps continue; elle est la moyenne arithmétique d'un certain nombre d'observations discontinues. La moyenne normale de midi est le résultat des calculs suivants : moyenne arithmétique des observations de midi pendant les 31 jours de janvier 18..; — même moyenne pour les mois de février, mars, etc., 18..;. — moyenne annuelle de 18.., déduite des douze moyennes mensuelles; — mêmes opérations pour un certain nombre d'années; — moyenne de toutes ces moyennes annuelles.

39. — Principe du calcul graphique des moyennes météorologiques.

État de notre connaissance climatologique du globe. — Ces données sur le calcul des moyennes permettent d'apprécier à sa juste valeur l'état de notre connaissance des climats. Ce n'est que dans les pays pourvus d'observatoires et de services météorologiques fonctionnant depuis plusieurs décades, qu'on peut espérer connaître réellement le climat, c'est-à-dire « l'ensemble des phénomènes météorologiques qui caractérisent l'état moyen de l'atmosphère ». La carte (fig. 40) montre que l'Europe, l'Amérique du Nord, l'Australie et les colonies anglaises et russes répondent seules à ces desiderata. Aussi ne saurait-on s'étonner que nous ne puissions nous expliquer d'une manière absolument satisfaisante tous les faits.

La météorologie, qui joue par rapport à la climatologie le même rôle explicatif que la géologie par rapport à la morphologie terrestre, est une science toute récente. C'est le xvne siècle qui a vu inventer le thermomètre par Galilée (1612), le baromètre par Torricelli (1643), mais les premières séries d'observations avec ces instruments datent du xvuie siècle. Ce n'est que dans la seconde moitié du

xixe siècle qu'ont été organisés régulièrement des services météorologiques d'Etat, d'abord en France (Le Verrier, 1855), Angleterre (Fitzroy) et Hollande (Buvs-Ballot), puis successivement dans tous les pays civilisés. L'étude des couches supérieures de l'air, où il semble bien qu'on doive chercher la clef des phénomènes les plus généraux de la circulation atmosphérique, n'a commencé que depuis quelques années avec les ballons sondes et les cerfs-volants. La première théorie rationnelle des vents a été donnée par Ferrel en 1856 et, après avoir subi bien des retouches, ne peut être considérée comme entièrement achevée.

Néanmoins le nombre des faits et des lois qui paraissent définitivement acquis est considérable. Pour les bien comprendre, il est nécessaire de sérier les difficultés et d'étudier séparément les trois grands groupes d'éléments du climat : température, pressions et vents, humidité atmosphérique. Mais, auparavant, nous devons examiner les facteurs généraux du climat, dont l'influence se fait sentir sur chacun de ces phénomènes. Ces facteurs sont les uns cosmiques, c'est-à-dire dépendant uniquement de la forme et de la situation de la terre dans le système solaire, les autres géographiques, c'est-à-dire dépendant des contrastes qui s'observent à la surface du globe, au point de vue de la répartition des éléments physiques et biologiques : terres et mers, montagnes et plaines, forêts et déserts.

Facteurs cosmiques du climat, l'énergie solaire. — Le premier facteur du climat est l'énergie solaire. Les rayons du Soleil, parvenant à la Terre après un trajet de 149 000 000 de kilomètres, représentent une force qui se manifeste par des phénomènes divers. Les géographes s'occupent peu des phénomènes lumineux et chimiques. Cependant leur étude donne l'explication de particularités importantes de la vie végétale. Les fonctions d'assimilation ne sont pas les mêmes dans l'obscurité qu'à la lumière; la structure et la physionomie des plantes dépendent donc des conditions d'éclairement.

Les effets thermiques des rayons solaires sont beaucoup plus frappants et plus étudiés. Divers instruments ont été imaginés pour mesurer la chaleur solaire (actinomètres) . Le plus connu est l'actinomètre de Violle, composé d'un thermomètre à boule noire placée à l'intérieur d'une sphère vide d'air. Les mesures faites avec ces instruments dans les conditions les plus comparables (ciel sans nuages et très lumineux, pression atmosphérique élevée), ont donné des résultats variant dans la proportion de 1 à 2, comme moyenne de

l'insolation exprimée en calories par minute et unité de surfare. Cette donnée, que les physiciens appellent la constante solaire, est donc loin d'être fixée. En adoptant comme la plus vraisemblable la valeur 2,54 de Violle, on peut exprimer de façon concrète la valeur de la chaleur reçue par toute la Terre en une année : elle suffirait à fondre une couche de glace enveloppant tout le globe sur une épaisseur de 29 mètres, ou encore à évaporer une couche d'eau de 3 m. 50.

kj

Il est possible que cette valeur ne soit point en réalité une constante. On sait que la surface solaire présente des taches, de position et d'extension variables, qui témoignent d'une circulation tumultueuse dans ce globe de vapeurs incandescentes. D'après Lockyer [12] les périodes de maximum de taches, marquant un redoublement d'activité de la circulation solaire, sont dans un rapport très net avec les périodes de troubles magnétiques terrestres, les variations de la pluviosité et de la température, comme le montre la figure il.

Fig. il. — Variations comparées des taches solaires (A), de la pluie (B) et du magnétisme terrestre (C), d'après Lockver.

Distribution de la chaleur solaire. — La chaleur apportée par les rayons solaires est distribuée de façon très inégale sur les différents points du globe et aux différentes périodes de l'année. Par suite de la forme grossièrement ronde du globe de la Terre, la quantité de chaleur reçue sur la même surface va en décroissant de l'équateur au pôle, l'obliquité des rayons augmentant avec la latitude. Si Ton fait intervenir le mouvement autour du Soleil et l'inclinaison de l'écliptique (v. lre partie, eh. n), on arrive à une division en cinq zones caractérisées par les éléments suivants : durée du jour (D) exprimée en heures, hauteur du Soleil au-dessus de l'horizon à midi du plus long jour (H), variation annuelle (V), et variation diurne (v) de la chaleur.

I. — Zone polaire N., au delà du cercle polaire (63° 1/2 de latitude).

H < 23° 1/2 6mois>D>24h. V, maximum. V, minimum.

II. — Zone tempérée N. (entre 23° 1/2 et 63° 1/2 de latitude). 90°>H>23°l/2 24 h. >D> 13 h. 1/4. V et V moyens.

III. — Zone tropicale (entre les deux, tropiques, 23° 1/2 N. et 23° 1/2 S.). H — 90° 13h.l/4>D>10h.3/4. V, minimm. V, maximum.