 convection |
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Dans un sens général, plus large que ceux auxquels se restreint la
météorologie
, la convection désigne l'ensemble des mouvements internes qui animent un fluide et qui impliquent par conséquent le transport des propriétés des
parcelles
de ce fluide au cours de son déplacement. En météorologie, cependant, les caractéristiques des mouvements de l'
atmosphère
sont profondément différentes suivant que l'on envisage le transport horizontal des propriétés de l'
air
ou leur transport vertical : le premier concerne couramment des trajets de plusieurs centaines ou plusieurs milliers de kilomètres et est gouverné en premier lieu par la
pression atmosphérique
qui détermine le
champ de vent
, alors que le second, pratiquement limité à l'épaisseur de la
troposphère
—
soit une dizaine à une vingtaine de kilomètres d'altitude
—
, est d'abord lié aux répartitions verticale et horizontale de la
température
et aux phénomènes d'
instabilité
qui peuvent en résulter. C'est pourquoi, au sens météorologique, l'emploi du terme "convection" se limite au transport vertical des propriétés de l'air, le transport horizontal desdites propriétés étant désigné par un autre terme : l'
advection
(il s'agit en fait de l'
advection horizontale
). |
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En réalité, il est très usuel en météorologie de ne recourir à ce terme de convection que dans un sens encore plus restreint, celui des mouvements verticaux ayant pour seule origine un
profil vertical de température
générateur d'instabilité (du fait de ce genre de profil, la
poussée d'Archimède
, qui tire la
parcelle
d'air vers le haut, excède le
poids
de la parcelle, qui l'entraîne vers le bas). Du reste, cette catégorie d'instabilité est appelée
instabilité convective
, et les processus ou les phénomènes qu'elle est capable de générer à certaines
échelles spatio-temporelles
sont qualifiés tout simplement de
convectifs
; ils sont pourtant loin de représenter l'ensemble des processus et des phénomènes caractérisés par des mouvements verticaux : mais c'est parmi eux que se trouvent des phénomènes clés de la météorologie, comme par exemple les
brises
, les
orages
, les
cyclones tropicaux
ou les
moussons
, d'où cet emploi ambivalent du mot "convection", qui désigne plus spécifiquement les nombreux cas de transport vertical combinant une organisation apparente du mouvement de l'air et une difficulté de représentation de ce mouvement à l'
échelle
du
modèle numérique de prévision
ou d'étude utilisé (la convection est ainsi associée très fréquemment à la
turbulence
). |
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Dans son sens général comme dans ses acceptions particulières, la convection est connue pour constituer, avec la
conduction
et le
rayonnement
, l'un des trois modes d'échange de
chaleur
entre deux systèmes donnés (physiques, chimiques ou biologiques), soit que des
parcelles de fluide
apportent de la chaleur au contact du système plus froid
—
qui peut être une autre région du fluide
—
après être parties d'une zone du fluide éloignée de ce système, soit que le mouvement du fluide serve d'intermédiaire entre deux systèmes qui ne sont pas en contact l'un avec l'autre. Notons par ailleurs que lors du processus de convection, un accroissement de vitesse du fluide favorise les possibilités de transformation d'un
écoulement laminaire
en
écoulement turbulent
, générant alors une convection
turbulente
qui facilite considérablement les échanges de propriétés entre couches voisines du fluide et en particulier la
diffusion
de la chaleur au sein de celui-ci. |
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