Taux d humidité et brouillard

[baro54]

Bonjour faut t il avoir obligatoirement 100%d' humidité pour la formation de brouillard car j ai acheté une sonde hygrométrique de precision tolérance 2%  dernièrement la mesure maxi était de 90% par temps de brouillard et la station meteo de Nancy essey indiqué 100 % 😉 faut t il étalonner la sonde merci 

[Damia]

J'ignore s'il faut étalonner un capteur d'humidité, mais ce que je sais en tout cas, c'est que le brouillard se forme à saturation de l'air. Et cela ne veut pas nécessairement dire qu'on a 100% d'humidité relative, ainsi que l'exprime ce graphique (un peu avant 25°C, l'air ne peut plus être chargé avec une HR de 100%) :

 

 

Bon, dans le concret, on n'a pas beaucoup d'occasions de voir du brouillard se former à 25°C, ce qui serait très étouffant (fort Humidex), avec des conditions franchement tropicales du coup.

[Bouteiller]

 

 

il y a 30 minutes, Damia a dit :

J'ignore s'il faut étalonner un capteur d'humidité, mais ce que je sais en tout cas, c'est que le brouillard se forme à saturation de l'air. Et cela ne veut pas nécessairement dire qu'on a 100% d'humidité relative, ainsi que l'exprime ce graphique (un peu avant 25°C, l'air ne peut plus être chargé avec une HR de 100%) :

 

 

Bon, dans le concret, on n'a pas beaucoup d'occasions de voir du brouillard se former à 25°C, ce qui serait très étouffant (fort Humidex), avec des conditions franchement tropicales du coup.

Bonjour,

 

Pouvez-vous me décrire ce graphique et les termes associés,je suis assez novice en la matière.

[Damia]

Je vais tenter

 

Ce qu'on voit sur ce diagramme :

 

- En x, on a la température sèche. C'est la température qu'on relève avec n'importe quel capteur thermique ;

 

- En y, verticalement, on a l'humidité spécifique, qui est la quantité d'eau contenue en fonction de la masse d'air, pas son volume. Ainsi ici, cette humidité spécifique est exprimée en grammes d'eau par kilogrammes ;

 

- Et en courbes, on a le pourcentage d'humidité (le rapport d'eau contenue dans un volume donné), c'est donc un ratio ;

 

- En rouge, à 45° (l'angle pas la température), en kilojoules par kilogramme d'air, là je suppose qu'il s'agit de l'énergie contenue, en fonction de l'humidité et de la température d'un volume d'air. Ce qui fait sens car on sait que plus une masse d'air est chaude et humide, plus elle est potentiellement instable (orages).

 

Ce diagramme permet de voir plusieurs choses :

 

- Que l'air froid est mauvais pour contenir beaucoup d'eau, et qu'il arrive à saturation "facilement".  Il suffit juste d'un petit apport en humidité, ou d'un petit refroidissement, et hop, on atteint la saturation : brouillard, bruine, pluie, neige ;

- Que l'air chaud au contraire peut contenir beaucoup plus d'eau, et qu'il a besoin d'apports d'eau plus importants pour être saturé ;

- Et sur le coup ça paraît un peu contre intuitif comme ça, mais il est plus difficile d'avoir de l'air sec en été qu'en hiver (en intérieur notamment), mais ça fait sens quand même car en haute-montagne où il fait très souvent moins de 0°C en hiver, on à la peau sèche assez vite ;

- Cela permet aussi de comprendre comment l'effet de Foehn fonctionne : on prends un volume d'air, chargé en humidité. En passant au dessus de la montagne, il se refroidit. Celui-ci ne peut plus contenir son eau, il sature. Nuages, précipitations. Et en redescendant de la montagne, de l'autre côté, ce volume d'air auquel il va manquer une bonne partie de l'eau qu'il a évacué, se réchauffera car il aura perdu de l'humidité.

 

Bon, c'est ma compréhension globale et sans doute approximative de ce diagramme, il y a sans doute des précisions ou des corrections à apporter à mon texte (j'invite les vrais experts à le faire), et je continue d'apprendre de tout ça, car c'est fascinant d'arriver à comprendre les mécanismes atmosphériques.

[meteomettra]

Le 05/03/2024 à 15:46, Damia a dit :

J'ignore s'il faut étalonner un capteur d'humidité, mais ce que je sais en tout cas, c'est que le brouillard se forme à saturation de l'air. Et cela ne veut pas nécessairement dire qu'on a 100% d'humidité relative, ainsi que l'exprime ce graphique (un peu avant 25°C, l'air ne peut plus être chargé avec une HR de 100%) :

 

 

Bon, dans le concret, on n'a pas beaucoup d'occasions de voir du brouillard se former à 25°C, ce qui serait très étouffant (fort Humidex), avec des conditions franchement tropicales du coup.

 

Ce diagramme est tronqué vers le haut et vers la gauche, probablement centré pour des conditions tempérées. En réalité la courbe rouge de saturation se prolonge des 2 côtés en suivant la même tendance. quand on atteint la saturation en vapeur d'eau dans l'air, c'est à dire qu'on atteint 100% d'humidité relative (c'est la définition), il y a apparition de gouttelettes dans l'air qui vont former de la brume puis du brouillard. Si un nuage est advecté sur notre position, on se retrouvera aussi logiquement dans une masse d'air saturée (ou peut-être quasi saturée si le brouillard est en cours de dissipation ?).

 

à mon avis part temps de brouillard, on devrait être à 100% ou vraiment très proche (et non 90%, sauf si la mesure est faite dans un endroit peu ventillé ou trop proche d'un bâtiment ou autre qui ferait que la mesure représenterait mal le milieu ambiant...)

[Cers]

On 3/5/2024 at 2:54 PM, baro54 said:

j ai acheté une sonde hygrométrique de precision tolérance 2%  dernièrement la mesure maxi était de 90% par temps de brouillard et la station meteo de Nancy essey indiqué 100 % 😉

 

Peut-être que la sonde est mal calibrée/étalonnée, ou que simplement l'intervalle de mesure pour l'instrument va jusqu'à 90 % (auquel cas même si l'air est saturé, il n'affichera jamais 100 %) ? Seuls les instruments de meilleure qualité permettent de mesurer l'humidité relative dans des environnements proches de la saturation ou saturés, avec une incertitude relativement faible.

 

On 3/5/2024 at 3:46 PM, Damia said:

J'ignore s'il faut étalonner un capteur d'humidité, mais ce que je sais en tout cas, c'est que le brouillard se forme à saturation de l'air. Et cela ne veut pas nécessairement dire qu'on a 100% d'humidité relative, ainsi que l'exprime ce graphique (un peu avant 25°C, l'air ne peut plus être chargé avec une HR de 100%) :

 

 

 

L'air est saturé (par rapport à l'eau liquide) lorsque l'humidité relative atteint 100 %. Comme le souligne meteomettra, le diagramme est juste tronqué, une HR de 100 % à une température supérieure à 25 °C est tout à fait possible.

 

On 3/5/2024 at 7:46 PM, Damia said:

En y, verticalement, on a l'humidité spécifique, qui est la quantité d'eau contenue en fonction de la masse d'air, pas son volume. Ainsi ici, cette humidité spécifique est exprimée en grammes d'eau par kilogrammes ;

 

- Et en courbes, on a le pourcentage d'humidité (le rapport d'eau contenue dans un volume donné), c'est donc un ratio ;

 

- En rouge, à 45° (l'angle pas la température), en kilojoules par kilogramme d'air, là je suppose qu'il s'agit de l'énergie contenue, en fonction de l'humidité et de la température d'un volume d'air. Ce qui fait sens car on sait que plus une masse d'air est chaude et humide, plus elle est potentiellement instable (orages).

 

Humidité spécifique = masse de vapeur d'eau par unité de masse d'air, sur le diagramme exprimée en g/kg d'air sec (en météo c'est le rapport de mélange qui s'exprime ainsi).

 

Humidité relative = rapport entre l'humidité spécifique effective et l'humidité spécifique saturante donnée par la courbe rouge (fonction croissante de la température).

 

Les courbes obliques en brun donnent l'enthalpie massique de l'air (la quantité d'énergie par unité de masse d'air sec), choisie conventionnellement à 0 pour l'air sec à la température de 0 °C. L'enthalpie sèche est donc ici la chaleur massique de l'air sec multipliée par la température en °C. A +10 °C par exemple pour de l'air sec, on lit h = 10 kJ/kg (c'est aussi l'énergie nécessaire pour chauffer l'air de 0 à 10 °C). L'enthalpie de l'air humide tient compte en plus de la chaleur sensible de la chaleur latente. A +10 °C pour de l'air saturé par exemple : h ~ 30 kJ/kg.

[Damia]

Le 06/03/2024 à 23:52, Cers a dit :

L'air est saturé (par rapport à l'eau liquide) lorsque l'humidité relative atteint 100 %. Comme le souligne meteomettra, le diagramme est juste tronqué, une HR de 100 % à une température supérieure à 25 °C est tout à fait possible.

 

Effectivement. Je ne sais pas pourquoi, j'ai longtemps admis que sur ces diagrames pyschrométriques la partie tronquée c'était juste parce que l'air ne pouvait physiquement pas être saturé à 100% passé une certaine température. Et en fait si. J'imagine que c'est tronqué parce qu'on atteint des valeurs assez irréalistes pour l'air, genre 100% d'HR à 40°C, pour nos contrées.

 

D'ailleurs, je me pose une question : pour un litre d'air, quelle est la quantité d'eau maximum que celui-ci peut contenir ? Est-ce qu'il arrive à un moment donné où il n'y a plus de place pour les molécules d'eau dans le mélange de molécules d'air ? Car si je m'en réfère au diagramme, et en extrapolant la courbe de saturation à 100%, on arrive à des valeurs d'humidité spécifiques énormes.

[Cers]

L'air humide est un mélange d'air sec (diazote, dioxygène, ...) et de vapeur d'eau. La pression atmosphérique p qu'on peut mesurer est la somme de la pression exercée par l'air sec et de la pression exercée par la vapeur d'eau e (loi de Dalton). Au niveau moyen de la mer, p ~ p0 = 1000 hPa en ordre de grandeur. La pression de vapeur saturante dépend de la température T, c'est une fonction croissante non linéaire de T. A saturation, la pression de vapeur d'eau est égale à la pression de vapeur saturante, et RH = 100 %. Si l'air est saturé à 0 °C par exemple, e = 6.1 hPa = 610 Pa (on remarque que e << p). La concentration de vapeur d'eau rhô_v est déterminée à partir de l'équation d'état pour la vapeur d'eau, indépendamment de l'air sec, soit : e = rhô_v * R_v * T, d'où on déduit rhô_v = 610 / (461.5 * 273.15) = 0,0048 kg/m3 = 4,8 g/m3 à 0 °C. A 30 °C, à saturation, la concentration de vapeur d'eau serait de 31 g/m3 environ. Ainsi, dans des conditions de pression et température rencontrées naturellement dans la troposphère, e << p, et la concentration de vapeur d'eau reste bien inférieure à la masse volumique de l'air (~ 1 kg/m3). A la pression atmosphérique standard et à 100 °C (point d'ébullition), la concentration de vapeur d'eau peut atteindre rhô_v = 1013*10^2 / (461.5 * 373.15) = 0,6 kg/m3 ! C'est ce qu'on peut rencontrer à l'interface entre une casserole d'eau bouillante et l'air par exemple. Si e = p, la pression de l'air sec est nulle. Il faut bien comprendre que les transferts de molécules d'eau entre les phases liquide et vapeur sont pratiquement indépendants de la présence d'air sec, et que c'est en quelque sorte un abus de langage de parler d'air saturé (même si on en fait pratiquement tous usage en météo). Si on met dans une cuve fermée de l'eau liquide et de l'air sec (dépourvu de vapeur d'eau initialement) maintenue à la température T, l'eau va s'évaporer, la pression de vapeur va augmenter et s'ajouter à la pression de l'air sec. A l'équilibre, la pression de vapeur d'eau sera égale à la pression de vapeur saturante pour la température T.