Demo
Log In
Sign Up
Sign Up
Log In
Demo
Météorologie
Meteorology
Tout ce qu’il faut savoir concernant les masses d’air se trouvant au Canada. Everything there is to know about air masses found in Canada
Formation
Classification
Modification
Warm Air
Cold Air
Maritime
Continental
1 - Définition et caractéristiques
La troposphère n’est pas une masse d’air uniforme : elle se compose de plusieurs parties, chacune ayant des propriétés qui la rendent uniforme. On appelle ces parties des masses d’air; celles-ci peuvent s’étendre horizontalement sur plusieurs milliers de milles.
Ces masses sont d’une importance cruciale, car elles s’approprient et conservent les propriétés des surfaces au-dessus desquelles elles se forment. Exemples : une masse d’air se formant près des pôles sera constituée d’air froid et sec, et transportera cet air à mesure qu’elle s’éloigne. De même, une masse d’air se formant dans une région tropicale transportera l’air chaud et humide dont elle est composée. Les déplacements de ces masses auront une incidence sur les conditions météorologiques.
Bien que l’humidité et la température soient suffisamment uniformes au sein d’une masse d’air pour que l’on puisse établir une classification des masses, il faut savoir que les conditions au sein d’une même masse peuvent varier. Cela s’explique par les différents phénomènes météorologiques survenant de manière localisée, vus précédemment.
Les masses d’air sont séparées par des fronts. Il s’agit de zones de transition, où la température et le taux d’humidité subissent des changements rapides et conséquents (nous étudierons les fronts en détail juste après les masses d’air).
1 - Definition and characteristics
The troposphere is not just one uniform mass of air: it is divided into many sections that have their own uniform properties. These sections are called air masses and they can extend thousands of miles horizontally.
Air masses are extremely important because they will take on and retain the properties of the surface over which they have formed. For example, an air mass forming around the poles will be cold and dry and, as it moves away from the pole, will carry this cold dry air with it. An air mass forming in the tropical regions will be warm and moist, carrying these properties with it as it moves. As they move they will have an influence on weather.
Although the moisture and temperature characteristics of an air mass are uniform enough to categorize them, it is important to know that the weather within an air mass may vary. This is due to the different localized phenomena creating weather, which were already explained in this course.
Air masses are separated by fronts. They are transition zones between two air masses in which temperature and moisture undergo significant and rapid changes (fronts will be explained in more detail right after air masses).
2 - Formation
La région d’origine d’une masse d’air s’appelle la « région source ». C’est elle qui détermine la température de la masse. Il existe trois régions sources principales, classées de la plus froide à la plus chaude :
a) La région arctique : La région arctique s’étend du pôle Nord jusqu’à la ligne permagel, c’est-à-dire où le sol est gelé en permanence.
b) La région polaire : La région polaire s’étend de la ligne permagel jusqu’aux régions ayant une température moyenne de 10 °C.
c) La région tropicale : La région tropicale se situe en dessous de la latitude 30° Nord, ce qui en Amérique du Nord correspond environ à la frontière entre les États-Unis et le Mexique.
Il existe une autre région source, la région équatoriale, mais elle n’a aucun lien avec les masses d’air que l’on rencontre en Amérique du Nord, donc nous n’en parlerons pas.
Pour définir une masse d’air, on se base sur la température, mais aussi sur le taux d’humidité de la région source. Si une masse d’air se forme au-dessus d’une surface continentale d’une certaine importance où l’humidité est faible, on parlera d’air relativement sec et de « masse continentale ». En revanche, si elle se forme au-dessus d’une grande étendue d’eau où elle se chargera en humidité, on parlera de « masse maritime » (et même si le terme « maritime » évoque les océans, de telles masses d’air peuvent aussi se former au-dessus de grands lacs ou de groupes de petits lacs).
3 - Classification
À partir des régions sources et du taux d’humidité, on obtient six combinaisons de masses d’air (leur abréviation, indiquée entre parenthèses, se compose du type de taux d’humidité en minuscule et du type de région source en majuscule), classées du nord au sud :
a) Continental arctique (cA) : La masse d'air continental arctique est une masse d’air sec se formant au-dessus des surfaces terrestres extrêmement froides couvertes de glace et de neige.
2 - Formation
The areas where air masses are first created are called “source regions.” This will determine their temperature. There are three principal source regions from colder to warmer:
a) Arctic region: Arctic region extends from the North Pole to the permafrost line, which is where the ground is constantly frozen.
b) Polar region: Polar region extends from the permafrost line to areas where mean temperature is 10°C.
c) Tropical region: Tropical region extends below the 30°N latitude which, in North America, is approximately on the US-Mexico border.
The equatorial region is also a source for air masses but is irrelevant to air masses affecting North America, so we will disregard it.
The temperature is not the only thing that distinguishes an air mass. The moisture content of the source region is another significant part. If an air mass forms over a sizeable continental surface where limited moisture exists, it is characterized as relatively dry air, and will be called "continental." In contrast, if the air mass forms over large bodies of water and picks up a lot of moisture, it is called "maritime" (although the name maritime is associated with the ocean, large lakes or multiple smaller lakes can create a maritime air mass).
3 - Classification
The combination of source regions and moisture content establishes six air masses (their abbreviation is in brackets, with the moisture content in lower case and the source region in upper case), from north to south:
a) Continental arctic (cA): Continental arctic air mass originates over extremely cold land covered in ice and snow and is a dry air mass.
b) Continental polaire (cP) : La masse d'air continental polaire est semblable à la précédente, à la différence que sa région source est légèrement plus chaude. C’est une masse que l’on rencontre rarement en Amérique du Nord, car l’été, l’humidité des lacs du Nord aura tendance à transformer l’air continental arctique en provenance du Nord en air maritime, créant ainsi une masse d’air maritime polaire; et l’hiver, en raison des basses températures, l’air continental arctique ne se réchauffe pas suffisamment pour devenir de l’air continental polaire.
b) Continental polar (cP): Continental polar air mass is similar to the continental arctic air masses, but the source region is slightly warmer. Continental polar air masses are rarely found over North America. In the summer the moisture from the northern lakes will tend to turn the continental arctic air coming from the north into maritime air, thus creating a maritime polar air mass and, in the winter, because of the low temperature, continental arctic air is not warmed up enough to become polar.
c) Maritime arctique (mA) : La masse d'air maritime arctique se forme quand l’air extrêmement froid de l’Arctique se charge en humidité en passant au-dessus de l’océan Pacifique ou Atlantique (ou des lacs du nord du Canada, l’été).
c) Maritime arctic (mA): When extremely cold arctic air acquires moisture as it moves over the Atlantic or the Pacific Ocean (or the northern Canadian lakes in summer), it creates a maritime arctic air mass.
d) Maritime polaire (mP) : La masse d'air maritime polaire est semblable à la précédente en termes de propriétés et d’origine, mais légèrement plus chaude.
d) Maritime polar (mP): Maritime polar air mass origins and properties are similar to the maritime arctic air mass, but it is slightly warmer.
e) Maritime tropical (mT) : La forme du continent nord-américain, qui se rétrécit à mesure que l’on descend vers le sud, crée l’environnement parfait pour la formation de ce type de masses, constituées d’un air chaud et chargé en humidité provenant de l’océan Pacifique, de l’océan Atlantique, de la mer des Caraïbes et du golfe du Mexique.
e) Maritime tropical (mT): North America’s shape, as it narrows down towards the south, creates a perfect environment for a maritime tropical air mass to form. It is warm and gets its moisture content from the waters of the Pacific Ocean, the Atlantic Ocean, the Caribbean Sea and the Gulf of Mexico.
f) Continental tropical (cT) : À l’instar des masses d’air continental polaire, ces masses d’air chaud et sec ne se rencontrent que rarement en Amérique du Nord, car nous avons expliqué que le continent devient plus étroit à mesure que l’on s’approche des tropiques, où il est alors entouré d’étendues d’eau générant plutôt des masses d’air maritime tropical.
f) Continental tropical (cT): Continental tropical air mass is warm and dry. Like the continental polar air masses, these air masses are rarely found over North America. As we mentioned, the continent narrows down close to the tropics and is surrounded by water generating maritime tropical air masses instead.
4 - Modification
Nous avons vu que les masses d’air s’approprient le taux d’humidité et la température de la région où elles se forment; mais étant donné qu’elles se déplacent, leurs propriétés (et par conséquent leur nom) peuvent changer.
Si par exemple une masse d’air continental arctique en provenance des pôles se dirige vers les océans, elle se chargera en humidité et, à un certain moment, deviendra « maritime arctique ». Et si l’eau au-dessus de laquelle elle passe la réchauffe, elle deviendra une masse d’air maritime polaire. L’inverse se produit si une masse d’air maritime se dirige vers les terres et perd une certaine quantité d’humidité (sous forme de précipitations par exemple) : elle devient alors une masse d’air continental.
Ces dynamiques expliquent l’une des différences fondamentales entre le climat nord-américain et le climat européen occidental : en Europe, le climat est globalement plus humide qu’au centre de l’Amérique du Nord, car les vents de l’ouest peuvent pénétrer loin sur le continent sans rencontrer de grands massifs montagneux, contrairement à ce qui se passe sur la côte Ouest de l’Amérique du Nord (principalement en raison de la présence des Rocheuses).
Il n’y a pas que la surface au-dessous qui a une incidence sur la masse d’air : des phénomènes plus localisés, comme la stabilité de l’air, la topographie et les variations de température, ont aussi un rôle à jouer.
Ces effets dépendent d’un certain nombre de facteurs et sont très difficiles à anticiper, ce qui explique pourquoi il est difficile de prévoir la météo plus de quelques jours à l’avance.
5 - Facteurs qui déterminent le temps
Dans une masse d’air, l’humidité, la température et la stabilité sont les trois principaux facteurs qui déterminent les conditions météorologiques.
Nous avons étudié les différents types de nuages formés en fonction de la stabilité et de l’humidité de l’air, ainsi que les précipitations associées à chacun, et nous savons que de multiples facteurs ont une incidence sur la situation météorologique. Sachant cela, nous pouvons nous faire une idée générale des conditions météo associées à chaque masse d’air en formant deux catégories : les masse d'air froid et les masse d'air chaud (dans les deux cas, le taux d’humidité devra être relativement haut pour que des nuages se forment).
a) Les masses d’air froid
- Air instable
- Turbulences
- Bonne visibilité
- Nuages à développement vertical (pouvant donner lieu à des orages)
- Averses (incluant la grêle en cas d’orage)
b) Les masses d’air chaud
- Air stable
- Turbulences faibles ou nulles
- Mauvaise visibilité
- Nuages de type stratus (incluant le brouillard)
- Précipitations continues
6 - Effets géographiques et saisonniers
Les masses d’air que l’on rencontre en Amérique du Nord n’ont pas les mêmes propriétés en hiver qu’en été. Leurs déplacements et leur évolution changent aussi en fonction de la saison.
Comme nous l’avons expliqué, on ne rencontre que rarement (quelle que soit la saison) les masses d’air continental polaire et continental tropical sur notre continent; nous ne parlerons donc que des autres masses.
a) Hiver
- Maritime arctique : L’hiver, cette masse est constituée d’air continental arctique provenant d’Alaska ou de Sibérie et atteignant la côte Pacifique, après un séjour relativement court au-dessus du Pacifique Nord. À mesure qu’elle survole les eaux nordiques, elle se charge en humidité (mais sa température reste constante). Le même phénomène se produit au-dessus de l’Atlantique Nord, mais ses effets ne se font pas ressentir jusqu’à la côte est de l’Amérique du Nord.
- Maritime polaire : En hiver, cette masse d’air venant de l’ouest atteint la côte Pacifique après un long voyage depuis des zones maritimes relativement chaudes. Quand de l’air froid venant de l’Arctique atteint les eaux chaudes de latitudes tempérées, il se charge en humidité et se réchauffe davantage que l’air maritime arctique, devenant ainsi de l’air maritime polaire. - Continental arctique : En hiver, l’air de cette masse voyage vers le sud tout en restant froid et sec, car il survole des lacs nordiques gelés. Il est souvent à l’origine des records de froid.
- Maritime tropical : L’hiver, on rencontre rarement l’air maritime tropical près du sol au nord des Grands Lacs, du fait que cette surface soit froide, mais on le retrouve souvent à plus haute altitude.
4 - Modification
Although air masses take on the moisture and temperature of the source region over which they form, as they move, their properties can change. When this is the case, their name will also change.
For example, if a continental arctic air mass moves away from the pole and towards the oceans it will acquire moisture and, at a certain point, will be renamed maritime arctic. If the water over which it moves is warmer it might also become a maritime polar air mass. The opposite also happens when a maritime air mass moves over land and loses enough moisture content (through precipitation for example), becoming a continental air mass.
This is one of the fundamental differences between the North American and Western European climates, because westerly winds can penetrate far over the European continent without meeting any major mountain chains, which is impossible over the west coast of North America (mainly because of the Rockies). This is why the central part of North America is generally drier.
Air masses will not only be affected by the type of surface they move over but also by more localized phenomena like air stability, topography, temperature variations, etc.
These modifications depend on a number of factors and are fairly hard to predict, which is why it is difficult to forecast weather more than a few days ahead.
5 - Factors that determine weather
In an air mass, moisture, temperature and stability are the three main factors determining weather.
We studied the different clouds formed depending on the stability and moisture content of the air as well as their associated precipitation, and we know that multiple factors will have an influence on weather patterns. That being said, we can have a general idea of the weather associated with air masses by separating them into two categories: the cold air masses and the warm air masses (in both cases, moisture content of the air mass will have to be relatively high for clouds to form).
a) Cold air masses
- Unstable air;
- Turbulence;
- Good visibility;
- Vertical development type of clouds (which could lead to thunderstorms);
- Showers type of precipitation (including hail in the case of thunderstorms).
b) Warm air masses
- Stable air;
- Little to no turbulence;
- Poor visibility;
- Stratus type of clouds (including fog);
- Steady type of precipitation.
6 - Seasonal and geographic effects
Air masses found over North America will have different properties in the summer and in the winter. Their movement and how they are being modified will also be different.
We already explained the reasons why continental polar and continental tropical air masses are rarely found over the continent in either season, so we will focus on the other ones.
a) During winter
- Maritime arctic: In winter, this air mass consists of continental arctic air that reaches the Pacific coast from Alaska or Siberia, after a relatively short trip over the northern Pacific. As it moves over the cold northern waters, the air gains some moisture but the temperature remains constant. A similar air mass forms over the north Atlantic, but its effects do not reach any farther than the eastern seaboard of North America. - Maritime polar: In winter, this air mass reaches the Pacific coast after a long trip from the west, over areas where the Pacific Ocean is relatively warm. When the arctic cold penetrates as far as the warm waters of the temperate latitudes, this air gains more heat and moisture than maritime arctic air, becoming maritime polar air.
- Continental arctic: In winter, it is able to move south while remaining cold and dry because of the northern lakes being frozen. This air mass is often associated with the record low temperatures witnessed in winter.
- Maritime tropical: In winter, maritime tropical air rarely reaches the north of the Great Lakes at lower altitudes because of the cold surface, but often does so at upper altitudes.
b) Été
- Maritime arctique : En été, cette masse se forme quand de l’air froid provenant des régions polaires et se dirigeant vers le sud survole les lacs du nord en plein dégel. Les lacs transmettent de leur humidité à la masse d’air, laquelle devient une masse maritime arctique.
- Maritime polaire : L’été, cette masse d’air en provenance de l’ouest survole les montagnes et est donc contrainte de s’élever, ce qui donne souvent lieu à la formation de cumulonimbus et donc d’orages. Comme elle perd de l’humidité pendant ce processus, l’air qui arrive au-dessus des prairies est généralement plus sec.
- Continental arctique : Comme nous l’avons évoqué, si de l’air continental arctique se dirige vers le sud, il passe au-dessus des lacs et se charge alors en humidité. Il devient de l’air maritime arctique. On n’a donc de l’air continental arctique qu’au niveau des pôles, c’est pourquoi on considère que cette masse est absente de l’Amérique du Nord l’été.
- Maritime tropical : Lorsqu’il atteint le continent, l’air maritime tropical est réchauffé par la surface, provoquant averses et orages, mais annonçant également des épisodes de canicule. Au début de l’été, il survole les Grands Lacs, produisant de vastes bancs de brouillard.
b) During summer
- Maritime arctic: In summer, the maritime arctic air mass forms when cold air descending southward from the polar regions passes over the thawed northern lakes. The lakes supply the air mass with moisture and turn it into a maritime arctic air mass.
- Maritime polar: In summer, this air mass coming from the west moves over mountains and is subject to lifting, often resulting in cumulonimbus and thunderstorms. It loses moisture in the process and often becomes drier once it reaches the Prairies.
- Continental arctic: As mentioned above, when the continental arctic air moves south over the lakes in the summer, it is supplied with moisture and becomes a maritime arctic air mass. The continental arctic air mass is contained over the pole. For this reason, we don’t consider it to affect North America in summer.
- Maritime tropical: Once over the continent, maritime tropical air gives showers and thunderstorms when it is warmed from below and is usually associated with heat waves. In the early summer it moves over the Great Lakes, creating extensive fog banks.
