Science et technologie s1364

Les précipitations et les pluies acides

Les précipitations font partie du cycle de l’eau. C'est l'étape durant laquelle l’eau, après s’être évaporée, se condense et retombe sur le sol.

Lorsque les gouttelettes d’eau qui forment les nuages sont trop nombreuses, les nuages deviennent plus lourds et se vident. L’eau tombe alors sous forme liquide ou solide, selon la température.

Les météorologues utilisent un vocabulaire spécifique pour parler des précipitations.

  • La nature des précipitations indique l'état (solide, liquide) des précipitations.
  • Le caractère des précipitations indique le temps (en minutes) que durent les précipitations (averse continuelle, intermittente).
  • L’intensité des précipitations indique la force et la quantité de précipitations qui vont tomber.

Voici une liste des différents types de précipitations qu'on retrouve au Québec.

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Ce sont des précipitations de nature liquide dont les gouttes ont un diamètre supérieur ou égal à 0,5 mm.

Étant donné la nature liquide de ce type de précipitations, elles se forment quand la température au sol est plus grande que 0 oC.
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Il s'agit de précipitations de nature liquide dont les gouttes ont un diamètre inférieur à 0,5 mm.

Étant donné la nature liquide de ce type de précipitations, elles se forment quand la température au sol est plus grande que 0 oC.
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Ce sont des précipitations de nature solide formées de cristaux de glace.

Étant donné la nature solide de ce type de précipitations, elles se forment quand la température au sol est inférieure à 0 oC.
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Il s'agit de précipitations de nature solide formées de petites boules de glace dont l’intérieur est souvent liquide.

Ce type de précipitations se forment lorsqu’il fait plus chaud en altitude qu’à l’endroit où tombe le grésil. La température au sol est toutefois inférieure à 0 oC.
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Il s'agit de précipitations de nature solide formées de boules composées de plusieurs couches de glace (telles les pelures d’un ognon). Ces couches proviennent de chutes et de remontées successives dans un nuage orageux.

Ce type de précipitations a un plus grand diamètre que celui du grésil. Il peut varier entre 5 et 50 mm.

Il est possible d’observer ce type de précipitations en été.
Pluie verglaçante (ou bruine verglaçante)
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Ce sont des précipitations qui se congèlent en touchant le sol froid ou un objet très froid.

La couche de glace qui en résulte est appelée verglas.

Les pluies acides

Les eaux de surface, souterraines et atmosphériques contiennent du dioxyde de carbone qui est un gaz très soluble dans l’eau.

Le dioxyde de carbone |(CO_2)| produit, en présence d’eau |(H_2O)|, des ions |H^+| selon la réaction chimique globale suivante :
|CO_{2} + H_{2}O \rightarrow HCO_{3} + H^{+}|
Voilà pourquoi l’eau de pluie est légèrement acide. En effet, l’eau de pluie normale a un pH d’environ 5,6.

Avec la pollution, le degré d’acidité de la pluie a tendance à augmenter, c’est-à-dire que son pH diminue. Il faut savoir que ce n’est pas seulement la pluie qui est acide, mais toutes les formes de précipitations, comme la neige, le grésil ou la grêle.

L’acidification des pluies est causée par les rejets d’oxydes de soufre |(SO_x)| et d’oxydes d’azote |(NO_x)|. Ces rejets peuvent être produits de façon naturelle : par la foudre, par les feux de forêt, par la décomposition biologique et par les éruptions volcaniques. Cependant, l’activité humaine en est aussi responsable. La circulation automobile ainsi que de nombreuses industries telles que les usines de pâtes et papiers, les raffineries de pétrole et les centrales électriques thermiques sont les plus grands producteurs de ces rejets.

Combinés à l’humidité, les rejets d’oxydes de soufre |(SO_x)| et d’oxydes d’azote |(NO_x)| forment de l’acide sulfurique et de l’acide nitrique, suivant les réactions chimiques suivantes :

Formation de l’acide sulfurique :
|2 SO_2 + O_2  \rightarrow 2 SO_3|
|SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4|

Formation de l’acide nitrique :
|2 NO + O_2  \rightarrow 2 NO_2|
|3 NO_2 + H_2O \rightarrow 2 HNO_3 + NO|

L'impacts des pluies acides sur l’environnement

Les pluies acides affectent beaucoup la faune et la flore. Elles nuisent aux écosystèmes fragiles qui ne peuvent pas supporter un milieu trop acide. Certains endroits n’ont pas la capacité de neutraliser l’acide (pouvoir tampon), car ils manquent de carbonates.

Ce sont les provinces du Bouclier canadien, comme l'Ontario, le Québec, le Nouveau-Brunswick et la Nouvelle-Écosse, qui sont frappées le plus durement par les pluies acides. Malgré les luttes engagées contre la pollution atmosphérique, cette dernière continue tout de même d’augmenter et les pluies sont de plus en plus acides.

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Les instruments de mesure des précipitations

Le pluviomètre

Le pluviomètre est un instrument météorologique destiné à mesurer la quantité de précipitations tombée pendant un intervalle de temps donné dans un endroit donné. 

On attribue l'invention du pluviomètre à Castelli, en 1639, mais le pluviomètre est l'un des plus vieux instruments de mesure : on utilisait le pluviomètre 400 ans av. J-C. 

Il y a deux parties importantes dans un pluviomètre. La partie supérieure reçoit les précipitations. Elle a une forme d'entonnoir pour bien recueillir les précipitations et diminuer l'évaporation. Les précipitations s'égouttent vers la partie inférieure du pluviomètre. La partie inférieure est tout simplement un cylindre gradué. 


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L’échelle à neige

L’échelle à neige est un instrument qui permet de mesurer la quantité de neige au sol au moment où l’on en fait la lecture. 

L’échelle à neige est un poteau qui est enfoncé perpendiculairement dans le sol. Il y a une graduation sur le poteau et le zéro se trouve au niveau du sol.


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Le nivomètre

Le nivomètre est un instrument qui permet de mesurer la quantité de neige qui est tombée entre deux relevés.

Le nivomètre le plus connu est celui de Nipher. Il est constitué d’un entonnoir ouvert vers le ciel qui sert à recueillir les flocons de neige. La neige tombe ensuite dans un cylindre que l’on peut chauffer. La neige se transforme en eau et on peut alors mesurer le nombre de millilitres recueillis. Sachant qu’un millilitre d’eau équivaut à un centimètre de neige tombée, on peut déduire la quantité de neige qui est tombée.


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