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Quel est le volume d’eau contenu dans notre atmosphère ?

Estimation satellite de l'eau précipitant à un instant donné à l'échelle mondiale, ici le 4 avril 2014 à 8:00. Source : NASA

L’atmosphère contient de l’eau. Parfois elle nous tombe dessus sous forme liquide via la pluie, parfois sous forme solide via la neige ou la grêle lors des orages d’été. Partout et à tout instant, il y a une quantité non nulle d’eau présente dans l’air qui nous entoure. Mais, si l’on essayait de le mesurer, quel en serait le volume total et pourquoi l’atmosphère ne se vide-t-elle pas à force de pleuvoir ou de neiger ?  

L’eau est présente dans notre atmosphère sous toutes ses formes ; c’est une des caractéristiques qui font de notre planète un endroit si particulier et favorable à la vie. Mais la plus grande partie de celle-ci s’y retrouve sous forme de vapeur, ce qui la rend invisible. Ainsi, sous un ciel bleu profond et dépourvu de tout nuage, l’eau n’en est pas pour autant absente. Parfois, on parle de façon abusive de « vapeur d’eau » pour décrire, par exemple, les fumées qui se forment au-dessus d’un café chaud. Mais ce sont bien des multitudes de gouttelettes qui les rendent visibles, donc de l’eau sous sa forme liquide. De la même manière, les nuages sont faits d’eau sous forme liquide ou solide (gouttelettes, cristaux, flocons…). Ils contiennent également la vapeur d’eau qui les alimente mais en soi ce n’est pas celle-ci qui les rend perceptibles pour nos yeux.

Si l’on voulait mesurer le volume total d’eau contenu dans notre atmosphère (en kilomètres cubes, km3), quelle serait la valeur obtenue ? Bien qu’il soit impensable d’aller le mesurer directement on peut néanmoins l’estimer. En faisant cela, on obtient une valeur « moyenne » de 13 000 km3. C’est-à-dire un cube gigantesque de 23,5 kilomètres de côtés et rempli d’eau. Cette quantité est une sorte de référence mais la valeur réelle à chaque instant en est plus ou moins proche. Il y’a par exemple une quantité plus importante d’eau dans notre atmosphère durant l’été de l’hémisphère nord ou pendant les années El niño. Cette quantité est incroyablement petite comparée à toute l’eau présente sur terre et représente environ 0,001 % du total seulement !

Si l’atmosphère contient, en proportions, si peu d’eau pourquoi ne se vide-t-elle pas à force de pluie et de neige ? Simplement car le flux sortant est constamment compensé par un flux entrant : l’évaporation de l’eau à la surface des océans et des continents. Une partie de l’eau qui précipite retourne également directement dans l’atmosphère par évaporation avant d’avoir atteint le sol. Une estimation de la quantité d’eau qui alimente le cycle nous amène à la valeur de 485 000 km3 ! La même valeur est approximativement trouvée pour l’eau qui précipite, sans surprise. Ces flux entrants/sortants sont beaucoup plus importants que le réservoir qu’est l’atmosphère. Cela signifie que le temps de résidence d’une molécule d’eau dans l’atmosphère est faible : en moyenne, de une semaine.

L’atmosphère est une des composantes essentielles du cycle de l’eau à l’échelle planétaire. Elle permet une distribution rapide de celle-ci et alimente une partie essentielle du système terre : le vivant.

Le cycle de l'eau schématisé et les valeurs associées aux réservoirs (en noir) et aux flux (en bleu et rouge). L'atmosphère contient environ 13 000 km3 d'eau représentant 0,001% du total. Source du schéma : http://www.cite-sciences.fr/fr/ressources/science-actualites/detail/news/le-cycle-de-leau-semballe
Le cycle de l’eau schématisé et les valeurs associées aux réservoirs (en noir) et aux flux (en bleu et rouge). L’atmosphère contient environ 13 000 km3 d’eau représentant 0,001% du total. Source du schéma : http://www.cite-sciences.fr/fr/ressources/science-actualites/detail/news/le-cycle-de-leau-semballe

Avec Monsieur Météo