Utiliser les animations en classe

Fiche pédagogique de l'animation "Perturbation atmosphérique : d'où vient le mauvais temps ?"


Présentation de l'animation




Cette animation permet de comprendre la démarche suivie par les météorologues pour « prévoir » le temps. On passe d'une explication physique de la dynamique de l'atmosphère à l'interprétation concrète du mouvement des masses nuageuses et des vents. La prévision prend tout son sens.
L'image satellitale dans le canal infrarouge permet de mettre en évidence les masses nuageuses et la structure des 3 types de fronts ainsi que les modifications thermiques qu'ils provoquent au niveau du sol.
L'animation présente ensuite la naissance d'une perturbation. La première partie détaille les contrastes de température et les mouvements cycloniques qui expliquent la naissance des fronts chauds et froids dans le plan horizontal. L'onde thermique entraîne la création des vents et d'une occlusion.
La seconde partie, prenant en compte les phénomènes au niveau de la verticale de la troposphère permet d'affiner le modèle. Les notions de subsidence et d'ascendance sont présentées, aussi que les facteurs modifiant localement les températures et l'humidité au niveau du sol.
Le mécanisme explicité nous permet de faire le lien avec les structures nuageuses dans la troisième partie. Il est possible de visualiser l'aspect des nuages associés à chaque étape de la perturbation, ainsi que les modifications barométriques. On peut donc enfin faire le lien entre les mécanismes de la perturbation et la construction des « prévisions » météorologiques.
La possibilité de modifier le texte explicatif permet d'adapter le contenu aux apprenants et d'intégrer l'animation dans une progression personnelle.

Texte(s) de référence

 

SVT Cycle 4 : Bulletin Officiel spécial n°11 du 26 novembre 2015

La planète Terre, l'environnement et l'action humaine :

Expliquer quelques phénomènes météorologiques et climatiques.

Météorologie ; dynamique des masses d'air et des masses d'eau ; vents et courants océaniques.

Différence entre météo et climat. Les grandes zones climatiques de la Terre.

 

Enseignements d'exploration Bulletin officiel spécial n°4 du 29 avril 2010

Sciences et laboratoire : arrêté du 8 avril 2010, BO spécial n°4 du 29 avril 2010

Thème : Atmosphère terrestre

 

SVT TS Enseignement de Spécialité BO hors-série n°8 du 13 octobre 2011

Thème 2 - Enjeux planétaires contemporains Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l'avenir « Les enveloppes fluides de la Terre (atmosphère et hydrosphère) sont le siège d'une dynamique liée notamment à l'énergie reçue du Soleil. »

 

B2i Collège BO n° 29 du 20 juillet 2006

C.3.6 Je sais utiliser un outil de simulation (ou de modélisation) en étant conscient de ses limites.

 

Découpage de l'animation 

IIntroduction : Un commentaire audio et une symbolique météorologique placent l'élève dans une attitude de questionnement sur les prévisions météorologiques. L'utilisation de l'exemple de la perturbation permet de comprendre le lien existant entre les phénomènes physiques et leur interprétation dans l'optique d'une anticipation météorologique. L'élève comprend alors comment on peut « prévoir » le temps.

Première partie : Définitions. A partir d'une image satellitale prise dans le canal infrarouge, on peut visualiser les masses nuageuses caractéristiques des 3 types de fronts de la perturbation atmosphérique : occlusion, front chaud et front froid.
La suite de l'animation permet de faire le lien entre le nom du front et la variation de la  température au sol. Le passage du front chaud correspondant à une élévation de température, celui du front froid à une baisse marquée.
Un schéma très simplifié  illustre ce qui se passe au sol lors du passage de dépressions dans l'hémisphère nord. Des vents s'établissent autour de la dépression, avec un sens de rotation dans le sens contraire des aiguilles d'une montre. Ils entraînent l'air chaud initialement situé au sud vers le nord et l'air froid vers le sud. Il se forme alors une onde thermique correspondant au mouvement de l'air chaud remplaçant l'air froid et réciproquement de l'air froid remplaçant l'air chaud. Les fronts chauds et froids s'établissent et leur déplacement permet d'anticiper les variations des marqueurs climatologiques. Cette étude sur le plan du sol ne suffit pas pour expliquer la formation des nuages et des vents. Il faut intégrer les événements ayant lieu dans le plan vertical.
Seconde partie : Schéma explicatif en 3D. L'étude du plan vertical de la troposphère au niveau des moyennes latitudes permet d'associer la formation de la dépression à une augmentation des contrastes de températures. Les masses d'air subissent alors plusieurs mouvements simultanés. L'air chaud se soulève le long du front chaud et dans la dépression dans laquelle il s'enroule. L'air froid descend au niveau du front froid et instabilise la masse d'air en provoquant des rafales. L'occlusion  se forme quand le front froid qui est très dynamique rejoint le front chaud à proximité de la dépression. L'air du secteur chaud se retrouve alors propulsé vers le haut et génère des nuages à fort développement vertical. Dans une perturbation mature les nuages et précipitations se succèdent selon un scénario classique, qui est présenté dans la partie suivante.
Troisième partie : Déroulé d'une perturbation. Les évènements ayant lieu simultanément au sol et dans la troposphère sont visualisés en 3D. Les variations de la pression atmosphérique sont suivies sur un baromètre et on peut obtenir des photos contextuelles du « temps » qu'il fait à un endroit précis de la perturbation. Parcourir la perturbation depuis le front chaud vers le front froid et décrire les caractéristiques physiques et les aspects météorologiques globaux établissent le lien logique entre les caractéristiques d'une dépression et sa localisation sur une carte. La prévision météorologique en découle.

Suggestions d'exploitation pédagogique en classe

Classe concernée : Seconde : Sciences et laboratoire : Thème : Atmosphère terrestre

Organisation : Individuel ou Binôme de TP avec 1 poste de travail ayant accès à internet (ou avec l'animation enregistrée) avec un casque pour l'écoute des commentaires. Logiciel de traitement de texte ou feuilles pour un tracé papier.

Compétences : Construction d'un tableau présentant les caractéristiques physiques et météorologiques des différentes composantes d'une perturbation.

Questions :
Présentez sous forme d'un tableau les caractéristiques des différentes composantes d'une perturbation (localisation, variation de pression, humidité, type de nuages, vent, température, impression générale).

Activité : A partir des données de l'animation complétez le tableau en s'aidant des données (textes, figures) pour définir les caractéristiques des systèmes de la perturbation.
Remarque 1 : certaines données ne sont pas présentes dans l'animation.
Remarque 2 : On peut utiliser l'animation « Observer les nuages » pour affiner la recherche.

 

Nom du système

Localisation

Variation de Pression

Type de temps

Types de nuages

Vents

Température

Impression générale

tête de la perturbation

 

 

 

 

 

 

 

front chaud

 

 

 

 

 

 

 

secteur chaud

 

 

 

 

 

 

 

front froid

 

 

 

 

 

 

 

occlusion

 

 

 

 

 

 

 

traîne

 

 

 

 

 

 

 

marge

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correction

Nom du système

Localisation

Variation de Pression

Type de temps

Types de nuages

Vents

Température

Impression générale

tête de la perturbation

Avant le front chaud

Baisse

 

Cirrus

 

Fraiche au sol

Temps ensoleillé et voile de nuages

front chaud

Avant de la perturbation

Stable et toujours basse

Pluie soutenue

Epais et menaçants

Vent de Sud-ouest tourne à l'ouest

Se radoucit

Temps menaçant

secteur chaud

Entre les deux fronts

Monte brusquement

Pluie fine ou bruine

Plafond bas

D'ouest modéré

douce

Temps couvert

front froid

Arrière de la perturbation

Pression en baisse

Pluie forte et brève

Nuages sombres et bas

Rafale de vent de nord-ouest

En baisse

Ciel sombre

occlusion

Partie nord de la perturbation

 

Pluies régulières et assez marquées

 

fort

fraîches

 

traîne

Fin de la perturbation

Hausse vers les valeurs anticycloniques

Temps de giboulées

 

Vent irrégulier et turbulent

fraiches

Temps très instable

marge

Au nord et au sud de la perturbation

Valeurs anticycloniques

Pluies rares

 

 

 

Nuageux et plafond bas

 

Ressources complémentaires

Bibliographie
Pour les élèves :
Atmosphère : quel effet de serre ! ( V. Masson-Delmotte – 2009 Editions le Pommier)
La météo (E. Beaumont – 2009 Editions Fleurus)
Comprendre la météo (B. Cosgrove – 2005 Editions Artémis)

Pour l'enseignant
Météorologie : 100 expériences pour comprendre les phénomènes météo (Y. Corboz – 2008 Belin)
« Physique et chimie de l'atmosphère » R. Delmas , G. Mégie , , V-H. Peuch – 2005 Belin
« Atmosphère, océan et climat » R. Delmas , S. Chauzy , J-M. Verstraete , H. Ferré – 2007 Belin
« Climatologie et paléoclimatologie » A. Foucault – 2009 Dunod
« Regards de climatologues » - edition SCEREN 2010