PRÉCIPITATIONS ATMOSPHÉRIQUES

Ce résultat étant bien établi, on a cru d'abord en trouver une explication très simple dans la diminution normale de la température avec l'altitude. Il semblait naturel que l'air dût se refroidir d'autant plus et par suite rester d'autant moins apte à conserver de la vapeur, qu'il venait frapper des cimes plus élevées. Néanmoins des observations précises ont montré qu'on avait considéré à tort comme un effet immédiat de l'altitude ce qui n'en était bien souvent qu'une conséquence indirecte. Ainsi, pour un même vent de sud-est, tandis que le versant ouest du faite océano-méditerranéen reçoit à Toulouse 0m,6527 pour une altitude deU8a,,50, on recueille sur le faite, à Castelnaudary, par 170 mètres, seulement 0™,630 alors que le versant oriental, à Carcassonne, reçoit 0m,7573 par 113 mètres d'altitude. D'où l'on peut tirer, avec M. Cézanne, cette conclusion, que le faîte d'une ligne de hauteurs reçoit moins de pluie que celui des deux verumts qui est remonté par le courant pluvial. Dès lors, il est aisé d'apercevoir la vraie cause de l'augmentation qui survient dans les précipitations atmosphériques, par suite de la rencontre d'une chaîne de montagnes. Une masse d'air chargée d'humidité et venant heurter un massif montagneux, est forcée de s'élever pour le franchir; dans cette ascension elle se dilate et par ce seul fait, en vertu des lois de la thermodynamique, sa température s'abaisse indépendamment de l'effet que produit, dans le même sens, la rencontre de couches d'air plus froides. Cet abaissement de température a pour conséquence l'augmentation de la quantité de pluie et l'on peut poser en principe que la tranche pluviale, km un courant atmosphérique , est d'autant plus épaisse que le courant arrête par un obstacle est forcé de s'élever plus rapidement (4). Ainsi la rencontre du massif du Morvan porte à lm,57, aux Settons, la chute annuelle de pluie, réduite à0*,54à Paris après avoir été de 0m,7992 près de l'embouchure de la Seine. Ainsi encore, sous les tropiques, où régnent les alizés venant de l'est, les terres qui penchent vers l'orient sont inondées d'averses torrentielles, alors qu'il ne pleut presque jamais sur le versant occidental des Andes. Tandis que Liverpool ne reçoit que 0IU,86 d'eau, les petites montagnes du Westmoreland, situées en travers de l'espèce d'entonnoir que forme le canal d'Irlande, en reçoivent jusqu'à 5",85 (2). A Bergen, en Norvège, la chute annuelle est de 2œ,653 et les mêmes vents qui amènent la pluie sur le versant occidental des monts Scandinaves donnent souvent du beau temps de l'autre côté ; certaines vallées étroites de la Grande-Bretagne, comme celles de Borrowdale et de Kendal, et de même plusieurs fjords de Norvège, où le vent du nord s'engouffre comme dans un cul-demc, sont célèbres par l'abondance relative des pluies. Enfin, à Cherra-Ponjee, «i pied de l'Himalaya, les vents chauds des tropiques, venant buter contre cette gigantesque muraille, abandonnent en moyenne l'énorme quantité de 14^,80 par an, tandis qu'il ne tombe à Calcutta que la dixième partie de ce chiffre. Du reste, MM. Thomson et Hooker ont observé, dans une seule voilée

(1) Cézanne : Études sur les torrents, II, p. 51. i% Reclus: La Terre, II, p. 401.

* UminiT, TlAlrf ME tfOLOGIK. 12

du même massif, une chute de 12m,50 en sept mois et une pluie de quatre heures a suffi un jour pour y recouvrir le sol de 0m,16 d'eau, soit juste autant que la France en reçoit en une année.

On peut donc dire que les obstacles placés en travers d'un courant d'air humide en expriment mécaniquement la vapeur d'eau comme on fait sortir Thumidité d'une éponge en la pressant. Ainsi c'est une circonstance essentiellement locale, à savoir la forme particulière du relief, qui détermine, sur certains points, ces chutes exceptionnelles, capables de donner lieu à des effets de transport d'une rare puissance.

Fœhn. — Rien n'est plus propre à établir l'influence du relief que l'étude des particularités offertes par le vent connu en Suisse sous le nom de foehn. C'est un vent très chaud, se manifestant, sur le versant nord des Alpes, par la fonte extrêmement rapide qu'il provoque dans les neiges et les glaces et qui lui a valu le nom de Gletscherfresser ou mangeur de glaciers. Longtemps on s'est plu à y voir un courant d'origine saharienne ; mais cette hypothèse concordait mal avec la direction du foehn, qui souffle toujours du sud-ouest. Les considérations de thermodynamique que nous venons de rappeler ont permis d'en donner une explication beaucoup plus rationnelle.

Un courant d'air sec, obligé de franchir une cime, se refroidit, par le fait de sa dilatation, d'environ i° par 100 mètres. Il n'en est pas de même d'un courant d'air humide, car la dilatation et le refroidissement de ce dernier sont accompagnés d'une précipitation correspondante de vapeur d'eau et cette vapeur, restituant dans sa condensation la chaleur latente qu'elle avait absorbée, atténue l'abaissement de température. On peut ainsi calculer que si deux courants d'air, l'un sec, l'autre humide, partant l'un et l'autre d'une température initiale de -h 10°, sont obligés de franchir un faîte de 5000™, l'air sec y arrivera avec une température de — 20°, tandis que l'air humide marquera — 7°,1. En retombant sur le versant opposé, d'une hauteur égale, l'air sec reviendra à sa température initiale, c'est-à-dire à -h 10°. Mais l'air humide, accomplissant exactement le même travail , se réchauffera aussi de 30°. Il devra donc se retrouver à -h 22°,9, c'est-à-dire avec une température assez élevée pour fondre une grande quantité de glace. Ainsi le foehn est un vent atlantique et non saharien, tirant ses propriétés caractéristiques du travail mécanique que le puissant reliel des Alpes lui impose.

Du reste le foehn des vallées suisses a pour pendant le sirocco, qui souffle dans les vallées italiennes pendant les tempêtes du nord-est (1 ). Ce vent, pluvieux ou neigeux sur le versant qu'il est forcé de remonter, devient desséchant sur h versant opposé pour les mêmes raisons de thermodynamique qui viennent d'êtn indiquées. Des effets analogues s'observent dans toutes les régions montagneuses, notamment dans le Caucase et en Nouvelle-Zélande.

(1) Cb. Grad : Annuaire du club alpin français, 1877, p. 486.

PRECIPITATIONS ATMOSPHERIQUES. 179

En résumé, pour une môme proportion de vapeur d'eau contenue dans l'air en mouvement, les points où tombe la plus forte quantité de pluie sont ceux où les vents humides rencontrent un versant abrupt qui les force à s'élever rapidement, produisant ainsi à la fois un travail de dilatation avec refroidisse ment et un mélange plus rapide de l'air chaud venu de la mer avec les couches froides qui baignent les montagnes. C'est pour ce motif que l'ouest de l'Angleterre reçoit 4m d'eau en moyenne quand la côte orientale n'en reçoit que 0ra,625 et qu'il tombe de lm,50 à 2œ sur le versant sud-ouest du Bœhmerwald, tandis qu'à Prague la chute annuelle n'est que de 0,n,40. De la sorte, les précipitations atmosphériques qui, dans leur cause première, sont sous l'étroite dépendance des circonstances géographiques actuelles, subissent encore plus, dans leur répartition, l'influence du relief du sol au point où elles se produisent. Ce principe est bon à retenir, pour comprendre à quel point la puissance mécanique des cours d'eau peut dépendre, dans son origine, de causes essentiellement locales.

Neiges et brouillards. — Jusqu'ici nous avons supposé que la vapeur d'eau soustraite à l'atmosphère se précipitait tout entière sous la forme de pluie. Tel n'est pas toujours le cas et, suivant les saisons ou l'altitude, une bonne part de cette vapeur se condense à l'état de neige. Une portion de cette neige contribue directement à l'alimentation des cours d'eau par la fusion qu'elle subit en été ; une autre s'emmagasine en donnant naissance à des glaciers, dont nous aborderons l'étude après celle des eaux courantes. Enfin la condensation de la vapeur s'opère très souvent, surtout dans les régions du nord, sous la forme de brouillards, dont une fraction seulement profite aux cours d'eau, le reste étant employé à l'entretien d'une végétation spéciale à ces contrées. Du reste ces diverses circonstances sont toutes comprises en bloc dans le chiffre qui représente la moyenne annuelle de pluie en chaque lieu, car ce chiffre s'applique non seulement à l'eau directement recueillie, mais à la neige, transformée en un poids égal d'eau liquide.

Gela posé, si nous faisons abstraction, pour l'instant, de la part des précipitations atmosphériques qui concourt à la formation des glaciers, il conviendra de rechercher ce que devient le reste après avoir touché le sol et de quelle manière ce reste contribue à nourrir l'activité des eaux courantes.

Partage des précipitations atmosphériques. Évaporation. — Tout Ce

<pii tombe à la surface de la terre sous la forme de pluie doit se partager entre Vémporation, le ruissellement et Y infiltration.

Levaporation, dont l'effet est de restituer à l'atmosphère, soit immédiatement, soit à bref délai, une notable partie de l'eau tombée, dépend de la température et de l'état physique du sol. Elle va en diminuant de l'équateur au pôle et est naturellement beaucoup plus forte dans la saison chaude que dans la saison froide ; môme, en été, elle atteint une telle intensité qu'on a pu poser en principe général que, dans les contrées de la zone tempérée, les pluies estivales ne pro-

filent pas aux cours d'eau. Le maximum d'évaporation a lieu quand se produisent des alternatives de pluies et d'embellies. En outre la perte par évaporation est d'autant plus grande que la terre qui reçoit la pluie est plus noire et plus chaude Les prairies et les forêts modèrent l'activité de ce facteur en obligeant l'eau t s'infiltrer lentement et en emprisonnant les gouttelettes au milieu d'un entrelacement de feuilles et de brins d'herbes qui les protègent contre la radiatior solaire directe. Cet effet protecteur est d'autant plus efficace qu'il s'exerce principalement en été, c'est-à-dire à l'époque où l'évaporation a le plus besoin d'être combattue.

Au total, la part de l'évaporation est considérable. Dans le bassin de la Seine,

d'après M. Dausse, elle enlève environ les deux tiers de la pluie tombée et, poui

le Mississipi, elle en absorbe les trois quarts ; encore ce résultat d'ensemble

provient-il d'une compensation entre les régions de l'ouest et celles du Missouri,

où la perte par évaporation est évaluée à près de 85. Du reste, l'influence de

l'évaporation diffère suivant la répartition de la pluie avec les saisons. Ainsi, à

Paris, la chute d'eau moyenne, de 1804 à 1873, a été de O01, 5157, se répartissant

en 0m, 2258 pour la saison froide et 0m, 2879 pour la saison chaude. Il y a donc

excès de pluie en été relativement à l'hiver, c'est-à-dire que, au centre du bassin

de la Seine, l'évaporation doit être proportionnellement plus efficace qu'elle ne

le serait si les circonstances de la distribution des pluies étaient renversées. Une

telle disposition est évidemment peu favorable au maintien de la stabilité du

régime de nos cours d'eau ; en revanche elle a pour effet de mieux garantir le

bassin contre le danger des débordements de rivières, puisque les pluies de

la saison froide, pendant laquelle ces derniers doivent se produire de préférence,

sont en moindre proportion.

Ruissellement. Ses causes. — Le ruissellement est l'écoulement superficiel des eaux pluviales, se rendant directement aux thalwegs sans passer par l'intermédiaire des sources.

Si l'on excepte le cas des pluies torrentielles, où la quantité d'eau qui tombe en quelques instants peut dépasser la puissance d'imbibition, même pour les terrains les plus absorbants, le ruissellement est essentiellement déterminé par la nature et le relief du sol. 11 se produit partout où le sol est imperméable et, de plus, quelle que soit la qualité du terrain à ce point de vue, il se produit aussi partout où la pente est assez forte pour que la composante de la pesanteur suivant l'inclinaison du versant où tombe la pluie l'emporte sur les actions qui tendraient à faire pénétrer les gouttes d'eau dans le sol sous-jacent.

Dans les pays où la pente de la surface ne suffit pas pour provoquer le ruissellement quelle que soit la nature du terrain, ce phénomène ne peut résulter que de l'imperméabilité du sol. Sur un fond d'argile ou de schiste argileux, l'infiltration est impossible et le sol, supposé sec, est bien vite saturé par une imbibition purement superficielle ; les eaux de pluie sont donc obligées, ou de séjourner quand le terrain est plat, en formant des marécages, ou de se rendre aux