s : ! L
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P A R P R É C I P I T A T I O N
Si
la pluviosité annuelle estde
l’ordre de plusieurs centaines de millimètres(25,41 mm = 1
pouce) la quan-z
O Distribution des quantités annuelles de C1.5 :
tité annuelle
de pluie
tombée au sol serade
l’ordre de plusieurs centaines dem g
par mètre carré,ou
deplu-
sieurs kilos par hectare(1
ha= IO4
m2 M2
acres).Eriksson
[22]
aété
le premierà
recueillir des ohser- vations sur la teneur annuelle en chlorures et en soufre des précipitations dans les diverses régions. Ces obser- vations ont permis d’établir des schémas de distributionde
la teneur annuelle des précipitations en chlorures et en soufre(fig. 2
et3). On
verraà
la figure2
que la distributionde
la teneur annuelle en chlorures est très étalée. Les chiffres les plus élevés concernent les régions côtières et les chiffresqui
gravitent autour de10 kg
par hectare représentent les conditions carac- téristiques des régions continentales.On
peut donc déduire de ce graphique que la moyenne annuelle est de l’ordre de10 kg
par hectare et par an.L a plupart des observations concernant la teneur en soufre des précipitations ont
été
faites aux États- Unis(85 . y
environ). L a distributiondu
soufre, elle aussi, est assez &talée, les m a x i m u m s correspondant aux secteurs où l’air est pollué par des installations industrielles. L a méthode de prélèvement employée peut influencer quelque peu le résultat en ce qui concerne le soufre : en effet, les pluviomètres en métal recueillent plus de soufreque
les pluviomètres en verre [2], les premiers absorbant leSO,
de l’atmosphère,qui
est ensuite balayé par lapluie.
Dans les secteurs industrielst C
s : ! L
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z
O Distribution des quantités annuelles de C1.5 :
rn 61
k g CI-ha-*
FIG.
2. Distiihution des fréquences des quantités annuelles de chlorure contenues dans les précipitations.?? ’Z Distribution des quantités annuelles de S.
1 1 0 E Z
iK
m
, u
AO 20 40 60 80 IO0 i20 140 160 100 260 2 2 0 ’ 240
icg ha - 1
FIG.
3. Distribution des fréquences des quantités aiinuélles de soufre contenues dans les pr6cipitations.où l’air est très pollué, la quantité de soufre ainsi recueillie peut être six fois plus forte
que
cellequi
tombe avec les précipitations. Les m a x i m u m s repré- sentent donc plus que la teneur en soufre des précipi- tations. Mais la majeure partie des chiffres tendent nettement vers10 kg
par hectare et par an, et l’on peut considérer que cette formule donne la teneur en soufre caractéristique d’une atmosphère pure.On
pourrait croire que la quantité de pluiequi
tombe par an influe sur le volume annuel des éléments chi- miques précipités, mais ce n’est pas toujours le cas, car la quantité de pluie est déterminée par l’humidité initiale et par le degré de refroidissementde
l’air. L a teneur en substances chimiques est ainsi en fonction inverse de la quantité de pluie.Ce
phénomène, souvent observé, a parfois conduità
la conclusionque
la pluie, au début, entraîne tous les composés chimiques en suspension dans l’air, puis dilue simplement cequi
est déjà tombé.Il
n’en est pas nécessairement ainsi; les recherches sur le contenude
l’eau de pluie faitesà
l’Institut météorologique national de Stockholm (tra- vauxnon
publiés) ont montréque
la teneur de l’eau en composés chimiques varie de façon très irrégulisre au cours d‘une chute de pluie. Des recherches récentes sur la pluieà
Hawaii, faites au cours de l’expérience((Shower », ont donné des résultats analogues.
Les données qui ont servi
à
établir les graphiques des figures2
et3
sont assez dispersées dans le temps et dans l’espace. Aussi, ne peut-on guère tirer de ces graphiques des conclusions concernant la répartition géographique des substances chimiques, si ce n’est que la teneur en chlorure, qui est assez forte à proximité des côtes, décroît assez rapidementà
l’intérieur des terres, pour atteindre un niveau assez constant.Le
taux de diminution
à
l’intérieur des terres est déter-miné
surtout par le relief et par la direction dominantedu
vent.Si
le relief est peu accidenté, aux Pays-Bas par exemple, cette diminution est lentel. Lorsqu’il s’agit d’une pente assez forte et assez étendue, par exemple sur les côtes d’Hawaii, face au vent[24],
la diminution est très rapide. Ce fait est facileà
c o m - prendre : dans le premier cas, l’airhumide
pénètre assez loinà
l’intérieur des terres avant qu’iln’y
ait condensation et précipitation, tandis que dans le deuxième cas, la condensation et la précipitation se produisent presque toujoursà
quelques kilomètres de la côte. L a teneur en soufre ne décroît pas aussi rapi- dement.On
peut utiliser les observations annuelles faites en Scandinavie sur la teneur en sodium, en chlorures et en soufre des précipitations pendant l’année1955,
pour illustrer la répartition géographique des éléments constituant le sel marin,bien
qu’elles se rapportentà
des régions humides. Ces données se trouvent dans les tableaux trimestriels qui ont été publiés dans Tellus(1955, 1956);
elles sont exprimées en kilogrammes par hectare. Les quantités sontindi-
quées dans les figures
4, 5
et6,
où celles de m ê m e valeur sont réunies par des lignes.On
peut voir que laLe climut chimique et les sols salins dans la zone aride
70
FIG.
4. Teneur en N a des précipitations en Scandinavie (en mg/m2), pendant l’année civile 1955.diminution de la teneur en sodium et en chlorures, lorsqu’on s’éloigne de la côte occidentale
de
la Suède pour aller vers l’intérieur, suit approximativement une courbe exponentielle, tandis que le soufre est réparti de façon plus égale de l’ouestà
l’est.Signalons qu’en étudiant les mesures faites en Suède de la teneur en substances chimiques des précipitations, Rossby et Egner
[58]
ont constaté une variation annuelle de la teneur en soufre et en chlorures,qui
indique l’importancedu
rôle des courants atmosphériques m o n - diaux dans la composition chimique de l’atmosphère d’un continent. Cette variation est très forte par rapport aux variations de la pluviosité; elle peut donc indiquer beaucoup mieux que la pluviosité les courants atmo- sphériques dominants.1. Voir la figure 8 clans le rapport d’Eriksson [22].
167
Climatologie, compte rendu de recherches
FIG.
5, Teneur enCI
des précipitations en Scandinavie (en mg/m2), pendant l’année civile 1955.A B S O R P T I O N D E S G A Z P A R L E S O L
L a pluie ne présente pas le seul mécanisme par lequel sont apportés a u sol des éléments en suspension dans l’air; le sol peut également absorber directement les composés gazeux de l’atmosphère. Thomas et
H i l l [63, 641
ont établi que les végétaux absorbent ainsi directement de fortes quantités d’anhydride sulfureux.Johansson [38], au cours d’expériences faites sur des plantes en pot, a constaté que la teneur en soufre d’un sol augmente au contact d’un air moyennement chargé d’anhydride sulfureux. Les végétaux et les sols doivent aussi absorber l’acide chlorhydrique, une telle absorp- tion étant plus vraisemblable que celle d’anhydride sulfureux.
On
sait depuis longtemps que les sols et les végétaux absorbent de l’ammoniac.Les régions humides favorisent l’absorption davan- 1
FIG.
6. Teneur totale enS
iles précipitations en Scandinavie (en mg/m2), pendant l’année civile 1955.tage que les régions arides. Qn peut facilement prévoir l’absorption en se fondant sur les propriétés connues des gaz, une fois que l’on connaît les propriétés chi- miques des sols et des végétaux.
Il
n’existe guère de données quantitatives concer- nant l’absorption de l’anhydride sulfureux etde
l’acide chlorhydrique par les divers sols.Le
taux d’absorption dépend de plusieurs facteurs. Mais les deux gaz, c o m m e la vapeur d’eau, doivent être transportés par l’air en turbulence. Aussi est-il possible d’évaluer la quantité transportée; si les conditions sont favorables, elle est de l’ordred’un
kilogramme par hectare et par an.Cet ordre de grandeur est le m ê m e que celui de la quantité de gaz transportée a u sol par précipitation.
Il
ne faut donc pas négliger l’absorption des gaz par la végétation et le sol.Le climat chimique et les sols salins dans la zone aride l’interception des particules en suspension dans l’air a u contact d’un obstacle. D e s observations analogues ont été effectuées en Suède (résultats non publiés).
On
n’a pas encore étudié l’action d’autres espèces de plantesà
cet égard.Il
est possible p e les herbes puis- sent agir, mais la vitessedu
vent est probablement trop faible dans ce cas pour être efficace. Les cimes des arbres sont généralement beaucoupplus
exposées au vent.I N T E R C E P T I O N D E S P A R T I C U L E S P A R D E S O B S T A C L E S
Les particules en suspension dans un courant d’air sont soumises
à
des forces d’inertie beaucoup plus grandes que les molécules d’air. Elles peuvent donc être arrêtées par divers petits obstacles.Il
est possiblo de calculer l’effet de ce processus et on constate que 1,obstacle arrête d’autant plus de particules qu’il est plus petit et que la vitessedu
vent est plus grande.Woodcock et Gifford
[77]
ont appliqué et mis a u point ce principe dans une opération consistant à recueillir desnoyaux
de sels marins sur de minces plaques de verre. Les données qu’on possède permettent de dire qu’aux vitesses ordinairesdu
vent, tous les objetsd’un
millimètre environqui
se trouvent sur le trajetdu
courant d’air interceptent un grand nombre des particules que contient celui-ci.Eriksson
[23]
a déjà constaté indirectement, en c o m - parant la teneur en chlorure des eaux fluviales de Suèdeà
la quantité annuelle de précipitation, que la végétation forestière arrête des noyaux de sel marin en suspension dans l’air.En
l’espèce, la quantité de particules interceptées lorsdu
passage de l’air à travers des forêts doit avoir été égale o u supérieure à la quan- tité des particules précipitées par la pluie et la neige.Byers et d’autres chercheurs [Il] ont recueilli dans la vallée
du
Mississippi des preuvesplus
directes de ce phénomène.En
Illinois,. les particules de chlorure dites ((géantes 1) (de rayon supérieur à1
[L) étaient très rares a u rasdu
sol, tandis qu’elles devenaient beaucoup plus nombreusesà
quelques centaines de mètres de hauteur, leur concentration étant parfois quadruple. C o m m e le transport de la matière dans l’atmosphère s’effectue suivant un processus voisin de celui de la diffusion, ces résultats indiquent que de très nombreuses particules sont transportées de l’air a u sol, et cela très probablement, selon Byers eb wl., parce qu’elfes sont interceptées par la végétation.U n e forêt de sapins ou de pins doit être particulière- ment efficace à cet égard, en raison des dimensions et de la forme des éléments assimilateurs, ainsi que de la forme de la cime. U n e forêt de ce genre doit présenter aux vents une surface très rugueuse et provoquer une forte turbulence, favorisant ainsi la captation des particules en accélérant leur transport de l’atmosphère au sol.