L'atmosphère est l'enveloppe gazeuse qui entoure et protège notre planète. Elle s'étend sur plusieurs milliers de kilomètres dans l'espace. Très dense au niveau du sol, elle se raréfie rapidement avec l'altitude. Sans elle, la terre serait soumise aux extrêmes de température que connait la lune ; il n'y aurait aucun phénomène météorologique et aucune trace de vie. L'atmosphère comprend plusieurs couches se distinguant par leurs compositions, propriétés et gradients de température. La plupart des manifestations météorologiques ont lieu dans la couche inférieure, la troposphère, qui renferme 90 % de la masse totale de l'atmosphère. Elle est en effet directement influencée par la température et la topographie du globe. L'air y est constamment en mouvement, brassé par les transferts thermiques issus du réchauffement inégal de notre planète par le soleil. Ce sont ces variations constantes de température, de pression et d'humidité qui sont à l'origine de tous les phénomènes météorologiques.

Une zone de transition- la tropopause- sépare la troposphère de la stratosphère et marque la limite extrême de l'influence de la terre sur la température de l'atmosphère. Celle-ci décroît avec l'altitude jusqu'à la tropopause, ou elle se stabilise. La tropopause est en quelque sorte un " plafond " au-delas duquel l'atmosphère est transparent et relativement calme. Son altitude varie entre 10 km au-dessus des pôles et 17 km au-dessus des tropiques. Les avions volent souvent à ce niveau ou un peu au-dessous pour éviter nuages et turbulences.La couche d'ozone, qui absorbe presque tous les ultraviolets émis par le soleil et protège notre planète de leurs effets nocifs. forme la base de la stratosphère.

                            Composition de l'air

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L'air de la troposphère est essentiellement constitué d'azote ( 78 % ), d'oxygène ( 21 % ), de faibles quantités de dioxyde de carbone ( environ 0,03 % ), de vapeur d'eau ( 1 à 4 % ), d'argon et d'hydrogène. C'est la vapeur d'eau qui joue le rôle le plus important dans la survenance des phénomènes du temps. Elle s'évapore de la surface du globe, se condense en nuages puis retombe sous forme de pluie ou de neige. L'air renferme aussi de fines particules solides ( poussières, sels, cendres, fumées ) qui sont autant de noyaux de condensation pour les gouttelettes d'eau. C'est ainsi que les polluants chimiques contribuent à la formation de brumes et brouillards ( smog ) au-dessus des grandes agglomérations.

La stratosphère renferme une couche d'ozone de densité maximale entre 15 et 25 km d'altitude. Cet ozone, en formation permanente, est issu de la décomposition de l'oxygène sous l'action du rayonnement ultraviolet du soleil. En absorbant la majeur partie de ces rayons nocifs, la couche d'ozone protège la vie sur notre planète. On sait en effet que certains ultraviolets détruisent les cellules des êtres vivants. Récemment, on a découvert que la couche d'ozone s'était considérablement amincie ; des " trous " apparaissent en octobre au niveau de l'antarctique et au printemps au niveau de l'arctique. Les scientifiques ont mis en évidence que les chlorofluorocarbones ( CFC )employés comme gaz propulseurs dans les aérosols et comme réfrigérants, étaient de puissants destructeurs de l'ozone. Leur décomposition dans l'atmosphère libère du chlore qui, à son tour, entraîne une dissociation de l'ozone en oxygène et en CI O. Une convention internationale limite désormais la fabrication et l'emploi des CFC les plus nuisibles. 

Plus on s'éloigne de la surface de la terre, plus la température de la troposphère décroît.Dans cette couche inférieur de l'atmosphère, l'air n'est pas directement réchauffé par le soleil mais par l'énergie renvoyée par notre planète. En revanche, les couches externes de l'atmosphère, qui absorbent les rayons X et autres rayons de courtes longueurs d'ondes, sont très chaudes. Ce sont essentiellement des rayons dans la longueur d'onde de la lumière visible qui atteignent la terre sans avoir été absorbés par l'atmosphère. Cette énergie est, à son tour, partiellement réfléchie par la surface du globe, dont la déperdition de chaleur se manifeste sous forme d'infrarouges. Comme ce type de rayonnement est absorbé par les molécules de vapeur d'eau et de carbone, l'air en contact avec la surface est ainsi réchauffé. Ces molécules réfléchissent aussi l'énergie solaire sous forme de chaleur. Si toute la chaleur réfléchie par la terre se perdait dans l'espace, notre planète serait bien froide. Mais elle est en grande partie réfléchie par la base des nuages et par l'air lui-même - effet de serre - le bilan thermique étant ainsi équilibré.La température de surface est en moyenne de 15°C, avec cependant d'énormes variations d'un lieu à l'autre. 

Le rayonnement solaire visible atteint la terre sans être absorbé par l'atmosphère.Mais le rayonnement infrarouge émis en retour par la terre est en partie stoppé et réfléchi par la vapeur d'eau, le dioxyde de carbone ( CO 2 ) et autres molécules ou non, ces gaz " à effet de serre " jouent donc un rôle déterminant dans la régulation de la température de notre planète. La teneur de l'atmosphère en dioxyde de carbone est faible, mais elle augmente constamment depuis le début de l'ère industrielle et l'emploi massif de combustibles fossiles ( gaz, pétrole, charbon ). Les rejets de dioxyde de carbone dans l'atmosphère sont devenus supérieurs à la quantité normalement assimilable par les forêts dans le processus de la photosynthèse. De nombreux scientifiques pensent qu'une augmentation non contrôlée du CO 2 ou d'autres gaz à effet de serre pourrait entraîner un réchauffement de la terre : pour un doublement du CO 2 atmosphérique, la température pourrait s'élever de 1,5°C à 5,5°C. On imagine les conséquences dramatique d'un tel réchauffement : fonte des calottes polaires et élévation du niveau des océans, menaçant une multitude de lieux habités.

La masse de l'atmosphère exerce une pression moyenne de 1 013 millibars ( mb ) sur la surface terrestre. Au niveau de la mer, les variations de pression peuvent atteindre 50 mb au cours d'une même journée, mais nous n'y sommes pas sensibles, sauf si elles sont très soudaines. La pression de l'air diminue avec l'altitude, l'atmosphère se raréfiant. Jusqu'à une altitude de 1 000 m, elle chute d'environ 1 mb tous les 10 m et à 5,5 km d'altitude, elle est d'environ 500 mb, soit de moitié inférieure à la pression relevée au sol. Ce sont les variations horizontales de la pression atmosphérique qui engendrent les vents, l'air s'écoulant d'une zone de haute pression vers une zone de basse pression. La diminution verticale de la pression a d'importants effets sur les propriétés de l'air. Une masse d'air qui amenée à s'élever subit une pression de plus en plus faible et se dilate. L'air se refroidit en se dilatant. Inversement, une masse d'air descendante subit une pression croissante. Cette compression s'accompagne d'un échauffement. Cet échauffement et ce refroidissement de l'air dus aux seules variations de pression sont qualifiés d'adiabatiques. Ils jouent un rôle essentiel dans bien des phénomènes météorologiques.

Une dépression est une zone de basses pressions bien marquée représentée, sur une carte météorologique, par une série d'isobares concentriques avec un minimum de pression au centre. Ceci est dû au fait que l'air s'élevant au centre de la dépression est rapidement balayé par les vents de haute altitude soufflant en mouvement tourbillonnant du centre vers l'extérieur. Au niveau du sol, l'air est attiré dans la dépression et entraîné vers le centre en un mouvement circulaire. Dans l'hémisphère Sud, les vents soufflent dans le sens des aiguilles d'une montre et dans l'hémisphère Nord dans le sens contraire. Plus la force du gradient de pression est élevée, plus les vents sont rapides. Les dépressions font en général plusieurs milliers de kilomètres de diamètre et s'étendent verticalement sur toute la hauteur de la basse troposphère. Aux latitudes moyennes, les systèmes de basses pressions sont associés à des formations nuageuses accompagnées de pluies ou de neige dues au mouvement ascendant de l'air qui provoque par refroidissement la condensation de la vapeur d'eau. Au dessus des eaux tropicales, ces dépressions peuvent se transformer en cyclones.

Les anticyclones sont des zones de hautes pressions, matérialisées sur les cartes météorologiques par une série d'isobares concentriques avec une pression maximale au centre. En fait, l'air au centre d'un anticyclone descend vers la surface, subissant une compression et donc un échauffement. Au sol, l'air s'écoule du centre vers l'extérieur, dévié en un mouvement circulaire. La circulation des vents s'effectue donc dans le sens des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère Nord et inversement dans l'hémisphère Sud. Le gradient de pression du centre vers l'extérieur est rarement aussi élevé que dans une dépression et les vents sont en général moins forts.L'échauffement du courant au centre limite la probabilité de formation de nuages, les anticyclones étant souvent associés à un temps clair et ensoleillé. Des anticyclones stationnaires engendrent de temps à autre de longues périodes de beau temps accompagnées de températures extrêmes - canicule et sécheresse l'été, froid glacial l'hiver. Des anticyclones saisonniers se développent en hiver sur les régions intérieures continentales couvertes de neige, comme l'air se refroidit, il devient plus intense.

" Ciel rouge le soir, espoir ; rouge le matin, chagrin " est un dicton populaire britannique connu sous différentes versions dans le monde entier. En Chine, " Soir de braise et blanc matin c'est le jour du pèlerin ; matin carmin, ne te mets pas en chemin ". Ces dictons sont fiables dans la mesure ou les fronts ainsi que les nuages et précipitations qui leur sont associés se déplacent d'ouest en est, ce qui est souvent le cas en Europe Occidentale. Le ciel se pare de teintes éclatantes quand, au lever et au coucher du soleil, l'atmosphère est sèche ou embrumée de fines poussières, traits caractéristiques de l'air accompagnant un anticyclone. Un ciel rouge à l'est le matin peut laisser supposer que le beau temps est passé ; des nuages illuminés par le soleil levant ont toutes les chances d'être des signes avant-coureurs de l'approche d'un front. En revanche, un ciel rouge le soir laisse plus d'espoir : l'air sec est en chemin, apportant le beau temps.

L'air contient des millions de particules de poussières microscopiques. Quand l'air humide monte, se dilate, puis se refroidit, sa vapeur d'eau se condense en eau et s'accroche à la surface de ces particules, en produisant de minuscules gouttelettes qui se regroupent pour former des nuages. La température à laquelle se produit ce phénomène s'appelle le point de rosée. Si la température des nuages tombe au-dessous du point de gel, alors les gouttelettes d'eau gèlent et forment des cristaux de glace. Un nuage est donc un ensemble visible de gouttelettes d'eau ou de cristaux, ou les deux à la fois, en suspension dans l'atmosphère.

Les mouvements ascendants ou descendants de l'air jouent un rôle essentiel dans la formation et l'élévation des nuages. Ces mouvements verticaux peuvent se produire par convection, par l'action du relief ou à la rencontre d'air chaud et d'air froid.

Les nuages en perpétuelle évolution ont une infinité de formes.

La classification internationale définit 10 genres de nuages selon leur altitude ( nuages inférieurs, nuages moyens, nuages supérieurs ou nuages à développement verticale ).

Cirrus ( Ci ) : nuages élevé, étage supérieur - légers filaments blancs qui se teintent de rouge au coucher du soleil - beau temps.

Cirrostratus ( Cs ) : nuages élevé, étage supérieur - voile nuageux et blanchâtre présentant des halos autour du soleil - beau temps, annonce une perturbation proche.

Cirrocumulus ( Ac ) : nuage des niveaux moyens, étage moyen - bancs de nuages gris ou blanc en forme de galets, de rouleaux ou de pommes ( ciel pommelé ) - beau temps mais peut annoncer une perturbation.

Altostratus ( As ) : nuage de niveau moyen jusqu'à l'étage supérieur - nappe d'aspect strié, fibreux, pouvant couvrir entièrement le ciel - beau temps en dehors des précipitations. En dessous de 2 000 m les stratus ont le même aspect.

Stratocumulus ( Sc ) : nuage bas, étage inférieur - nappe ou couche de nuages blancs et gris avec des parties sombres sous forme de dalles, de galets ou de rouleaux - beau temps.

Nimbostratus ( Ns ) : nuage de niveau moyen, sommet pénétrant souvent à l'étage supérieur et base située dans l'étage inférieur - couche nuageuse gris foncé assez épaisse pour masquer le soleil - c'est le ciel de pluie ou de neige.

Stratus (St ) : nuage bas, étage inférieur - couche nuageuse généralement continue et grise, souvent étendue ; lorsqu'il touche le sol c'est du brouillard - précipitations faibles, de caractère continu, sous forme de bruine. 

Cumulonimbus ( Cu ) : nuage à extension verticale importante - nuage massif en forme de montagne - partie supérieure souvent en forme d'enclume, dessous très sombre - averses de pluies, de neige ou de grêle, éventuellement accompagnées de grains ou d'orages.

Cumulus ( Cu ) : nuage à extension verticale modérée - nuage séparés aux contours bien délimités, en forme de choux-fleurs - par beau temps, il peut apparaître le matin et disparaître le soir mais peut aussi apporter des averses et même se transformer en cumulonimbus. 

Le brouillard est un nuage qui repose sur le sol. Il est formé de gouttelettes microscopiques qui provoquent une diffusion intense de la lumière. La visibilité est souvent inférieure à 1 km.

La brume est un brouillard léger car les gouttelettes sont plus dispersées. La visibilité est supérieure à 1 km mais inférieure à 5 km.

Les gouttelettes d'eau sont maintenues en suspension dans l'air par des mouvements ascendants. A l'intérieur des nuages les gouttelettes subissent une agitation permanente qui les fait entrer en contact les unes avec les autres. Elles se réunissent et finissent par former des gouttes qui, lorsqu’elles sont trop lourdes, tombent sur le sol sous forme de pluie.¨

Les différentes pluies

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Pour que l'on passe de la condensation à la précipitation, il faut qu'il y ait une ascendance de l'air. De fortes ascendances engendrent des précipitations très abondantes, subites et brèves : l'averse. Les ascendances lentes ne donnent que des pluies fines : la bruine ou le crachin.

La neige, le grésil, la grêle, le verglas

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Par temps froid, selon la température et le type de nuage, la condensation se transforme en neige ou en grésil. La neige est une précipitation de cristaux de glace de différentes formes rassemblés en flocons.

La grêle, qui tombe toujours sur une surface très restreinte, est formée de grêlons, masses de glace compacte, dont le diamètre dépasse souvent 5 mm.

Quand la pluie rencontre un sol très froid elle se transforme en glace : c'est le verglas.

Seuls les Cumulonimbus engendrent des orages. Les orages résultent de décharges brusques d'électricité atmosphérique qui se manifestent à la fois par des éclairs et le tonnerre.

L'extension verticale du cumulonimbus est considérable. A l'intérieur de ce nuage naissent de violents et massifs mouvements ascendants des basses couches de l'atmosphère au cours de journées à forte insolation. Il contient beaucoup d'eau, peut s'étendre sur 1 à 10 km en largeur et atteindre 5 km en hauteur.

Des charges d'électricité positive se concentrent au sommet, tandis que des charges négatives s'accumulent à la base et induisent une charge positive au sol ( la surface de la terre est normalement recouverte de charges négatives ) jusqu'à neutralisation des charges. Les éclairs sont le produit de la répétition de courts-circuits.

La foudre est la décharge électrique entre le nuage et le sol, entre deux nuages ou à l'intérieur d'un nuage, pouvant atteindre 20 000 ampères sous une différence de potentiel de 10 à 20 millions de volts.

L'éclair est la lueur résultant de l'échauffement de l'air traversé par la décharge électrique.

Cette décharge peut jaillir d'un nuage ou se produire au sein d'un nuage.

Le tonnerre est une onde acoustique qui se manifeste par un bruit sec ou un roulement sourd. Il résulte de l'onde de choc qui accompagne l'éclair.

Les vitesses de propagation dans l'air de la lumière et du son étant très différentes, respectivement 30 000 km/s et 340 m/s ; on ne peut donc percevoir au même instant l'éclair et le bruit du tonnerre qu'à condition de se trouver précisément sous l'orage.

La foudre tue chaque année environ 100 personnes en France. Elle frappe surtout à la campagne, en montagne et d'une façon générale sur toutes les pointes en terrain découvert.

Se protéger de la foudre

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Toutes les pointes, que ce soit le sommet d'une montagne, la pique d'un piolet ou un arbre isolé, créent un environnement à risques. Il faut donc se protéger de l'impacte direct de la foudre mais aussi d'un second danger : les effets des courants de foudre autour de l'impact. Les courants de foudre se dissipent en empruntant les voies de descente les plus faciles, celles qui suivent les écoulements d'eau, les rigoles, les fissures et les cavités en les contournant.

Ce qu'il faut éviter

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Eviter les crêtes, les contreforts des montagnes, les arbres isolés, le voisinage des lignes, les mats d'antennes, les ponts roulants, les grues, les clôtures métalliques.

Eviter les coins ou l'on a tendance à se blottir : les fissures, les grottes, sous un surplomb, dans un trou. Ces endroits sont dangereux parce que le courant électrique arrivant sur le toit d'un surplomb, par exemple, va prendre le chemin le plus facile et traverser le corps sur toute sa hauteur. Le danger est le même dans une grotte ou un trou : la décharge peut sauter l'ouverture et traverser le corps, à moins d’être réfugié à plus d'un mètre de l'entrée.

Attitude à adopter

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Se tenir aussi bas que possible afin de réduire la probabilité d'un coup de foudre direct ; réduire autant que possible la surface de contact entre le corps et le sol. En terrain découvert : s'isoler du sol en déroulant le matelas de couchage, y poser le sac à dos et s'asseoir dessus, genoux relevés et pieds joints. Un poncho permet au randonneur de s' asseoir sur un rondin de bois ou un rocher avec le sac à dos sur les épaules tout en restant au sec.

Il est recommandé de ne pas s'installer dans les anfractuosités, de ne pas s'asseoir dans un trou ou dans n'importe quel type de dépression, dans les endroits humides, de ne pas se réfugier dans une grotte, sauf si elle est assez grande pour s'y asseoir à plus d'un mètre des parois.

Dans un groupe, les personnes doivent s'écarter les unes des autres.