Distinguer météo et climat à partir de relevés et de moyennes

Les séries de résultats de ces exercices sont construites pour l'activité et ne proviennent pas d'une étude réelle.

Météo et climat : deux échelles de temps

Dire « il pleut aujourd'hui » ou « cette semaine est douce » n'a pas le même sens que dire « le climat de Brest est océanique ». La différence tient à la durée observée et à la manière de traiter les mesures.

Les notions à maîtriser

• Météo : état de l'atmosphère en un lieu, à un instant donné ou sur quelques heures à quelques jours. Elle se décrit avec des grandeurs mesurées : température de l'air, précipitations, vent, pression, nébulosité. Elle change vite.
• Climat : ensemble des conditions atmosphériques habituelles d'une région, établi en calculant des moyennes et en étudiant la variabilité des relevés sur une longue durée. Les météorologues retiennent en général 30 ans.
• Relevé : valeur mesurée par un instrument (thermomètre abrité, pluviomètre) à un moment précis.
• Moyenne : somme des valeurs divisée par leur nombre. Pour une journée, on estime souvent la température moyenne par (Tmin + Tmax) / 2.
• Normale : moyenne calculée sur 30 années consécutives, pour un mois ou une année, en un lieu donné.
• Variabilité : dispersion des valeurs autour de la moyenne. On la décrit avec les valeurs extrêmes et l'amplitude, écart entre la plus grande et la plus petite valeur.

Passer de la météo au climat

1. Choisir un lieu et une grandeur (par exemple la température de l'air à une station).
2. Relever les valeurs chaque jour, avec le même type d'instrument.
3. Calculer la moyenne de chaque mois.
4. Recommencer pour le même mois pendant de nombreuses années.
5. Calculer la moyenne de ces moyennes mensuelles : c'est la normale du mois.
6. Garder aussi les extrêmes et le nombre de jours de gel ou de forte pluie, car le climat ne se réduit pas à une moyenne.

Exemple analysé

Une station relève les températures maximales de quatre jours d'avril : 14 °C, 9 °C, 11 °C et 16 °C. La moyenne vaut (14 + 9 + 11 + 16) / 4 = 50 / 4 = 12,5 °C. Ce résultat résume quatre jours : il appartient à la météo d'une courte période. Si l'on calcule la moyenne des températures maximales d'avril pour chacune des 30 dernières années, puis la moyenne de ces 30 valeurs, on obtient par exemple 12,1 °C. Cette valeur-là caractérise le climat d'avril à la station. On ne peut pas en déduire que cet avril est plus chaud que la normale : la moyenne de 12,5 °C porte sur quatre jours seulement, alors que 12,1 °C résume trente mois d'avril successifs, soit environ 900 jours. Les deux durées sont inégales, donc les deux valeurs ne sont pas comparables. Pour situer cet avril, il faudrait calculer la moyenne des températures maximales de tous ses jours, puis la comparer à 12,1 °C. Même alors, un écart de quelques dixièmes de degré serait banal, car chaque année s'écarte un peu de la normale.

Un piège à éviter

Une moyenne ne dit pas comment les valeurs sont réparties. Une semaine dont la température moyenne est de 3 °C peut contenir des journées à −4 °C et d'autres à 12 °C. À l'inverse, une seule journée très chaude ou très froide ne prouve ni un climat chaud ou froid, ni un changement de climat. Pour repérer une évolution du climat, il faut comparer des moyennes établies sur de longues périodes successives, pas deux événements isolés. Enfin, le climat décrit ce qui est habituel : il ne permet pas de prévoir le temps précis d'un jour donné.

À retenir

• La météo décrit le temps qu'il fait sur une courte durée ; le climat décrit les conditions habituelles sur de longues durées.
• Une moyenne se calcule avec une unité et doit toujours s'accompagner de la durée et du lieu concernés.
• Les extrêmes et l'amplitude renseignent sur la variabilité que la moyenne masque.

Les séries de résultats de ces exercices sont construites pour l'activité et ne proviennent pas d'une étude réelle.

Situation-problème

La station météorologique de Valmont, ville fictive de plaine située à 200 m d'altitude, publie chaque jour ses relevés. Pendant la première semaine de janvier, Inès note de la neige le jeudi, puis une pluie douce le week-end. Son camarade Malo affirme : « Cette semaine prouve que le climat de Valmont change tout le temps. » Inès répond : « Une semaine ne dit rien du climat, il faut des moyennes sur de nombreuses années. » Les deux documents ci-dessous permettent de trancher et de préciser ce que chaque type de données autorise à conclure.

Document 1 : relevés quotidiens à Valmont, du lundi 1 au dimanche 7 janvier

Données pédagogiques simplifiées.

Compte rendu d'observation : le jeudi 4, la neige débute vers 7 h et reste en partie au sol toute la journée. Le vendredi 5, une gelée blanche couvre l'herbe au lever du jour, puis le ciel se dégage. Le samedi 6 et le dimanche 7, un vent doux de sud-ouest accompagne une pluie continue.

Document 2 : janvier à Valmont de 2015 à 2024

Données pédagogiques simplifiées. Chaque température est la moyenne des températures moyennes journalières du mois.

Exercice 1 : exploiter des relevés quotidiens

1. Relève la température la plus basse et la température la plus élevée de la semaine du Document 1, en précisant les jours concernés.
2. Calcule la température moyenne de chaque journée avec (Tmin + Tmax) / 2.
3. Calcule la température moyenne de la semaine (arrondie au dixième) et le cumul des précipitations.
4. Explique pourquoi ces données décrivent la météo de Valmont et non son climat.

Exercice 2 : calculer à partir de moyennes mensuelles

1. Calcule la température moyenne de janvier sur les dix années du Document 2, arrondie au dixième.
2. Calcule la hauteur moyenne des précipitations de janvier.
3. Indique combien d'années ont un janvier plus chaud que cette moyenne et combien un janvier plus froid. Donne l'écart entre le janvier le plus froid et le plus chaud.
4. Calcule l'écart de janvier 2024 par rapport à la moyenne des dix ans.
5. Le résultat de la question 1 peut-il être appelé « normale » ? Justifie.

Exercice 3 : confronter les documents et argumenter

1. Compare la température moyenne de la semaine (Document 1) à la moyenne des dix janviers (Document 2). Que constates-tu ? Cette ressemblance prouve-t-elle que la semaine est typique ? Précise ce que représente chacune des deux moyennes (durée, type de valeurs moyennées), puis indique ce que l'étendue des températures de la semaine (de la plus basse à la plus haute) montre, et ce qu'elle ne permet pas de conclure.
2. Évalue les deux affirmations suivantes en citant des données. A : « Le −4 °C du jeudi 4 prouve que le climat de Valmont est glacial. » B : « Janvier 2024 est le plus chaud, donc le climat de Valmont se réchauffe. »
3. Propose un protocole pour caractériser le climat de février à Valmont et le comparer à celui d'une autre ville : données à recueillir, durée, calculs, précautions.

Correction complète

Exercice 1 : correction

1. La température la plus basse est −4 °C, relevée le jeudi 4. La plus élevée est 12 °C, relevée le dimanche 7.
2. Lundi : (2 + 9) / 2 = 5,5 °C. Mardi : (0 + 6) / 2 = 3,0 °C. Mercredi : (−3 + 3) / 2 = 0,0 °C. Jeudi : (−4 + 1) / 2 = −1,5 °C. Vendredi : (−1 + 5) / 2 = 2,0 °C. Samedi : (3 + 11) / 2 = 7,0 °C. Dimanche : (4 + 12) / 2 = 8,0 °C.
3. Somme : 5,5 + 3 + 0 − 1,5 + 2 + 7 + 8 = 24 °C. Moyenne : 24 / 7 ≈ 3,4 °C. Cumul des précipitations : 4 + 0 + 0 + 2 + 0 + 8 + 6 = 20 mm.
4. Les données portent sur sept jours seulement, avec des valeurs jour par jour qui varient beaucoup (neige, gel, pluie douce). Elles décrivent l'état de l'atmosphère sur une courte durée : c'est de la météo. Le climat suppose des moyennes calculées sur de nombreuses années.

Critères de réussite : valeurs extrêmes avec jours, sept moyennes justes, unités (°C, mm), justification fondée sur la durée.

Exercice 2 : correction

1. Somme des dix températures : 3,1 + 2,4 + 4,0 + 3,5 + 2,8 + 4,2 + 3,0 + 3,9 + 2,6 + 4,5 = 34,0. Moyenne : 34,0 / 10 = 3,4 °C.
2. Somme des précipitations : 62 + 48 + 71 + 55 + 66 + 59 + 80 + 52 + 58 + 69 = 620 mm. Moyenne : 620 / 10 = 62 mm.
3. Années plus chaudes que 3,4 °C : 2017, 2018, 2020, 2022 et 2024, soit 5 années. Années plus froides : 2015, 2016, 2019, 2021 et 2023, soit 5 années. Le janvier le plus froid est 2016 (2,4 °C), le plus chaud 2024 (4,5 °C) : écart de 4,5 − 2,4 = 2,1 °C.
4. Écart de 2024 : 4,5 − 3,4 = +1,1 °C.
5. Non, pas au sens strict. Une normale se calcule sur 30 années consécutives, et seules dix années sont disponibles. On peut parler de moyenne sur dix ans, utile mais provisoire.

Critères de réussite : somme détaillée, division correcte, arrondi au dixième, écarts avec signe et unité, réserve sur la durée.

Exercice 3 : correction

1. Les deux moyennes valent 3,4 °C, mais elles ne portent pas sur la même durée : l'une résume sept jours, l'autre trente et un jours de janvier moyennés sur dix ans. Cette égalité est une coïncidence numérique : elle ne prouve ni que la semaine est typique, ni qu'elle est atypique, et elle ne dit rien sur le climat. Les températures de la semaine vont de −4 °C à 12 °C, soit une étendue de 16 °C. Cette valeur décrit la variabilité d'une semaine à l'échelle journalière (extrêmes de jours différents). Elle ne se compare pas à l'écart de 2,1 °C entre les moyennes mensuelles de janvier, car ce sont deux statistiques différentes : une moyenne sur un mois entier lisse les variations de jour en jour, donc elle varie beaucoup moins. On ne peut donc pas utiliser ces deux nombres pour juger la semaine atypique. Pour savoir si une semaine est typique, il faudrait comparer sa moyenne et ses extrêmes à ceux de nombreuses semaines comparables, relevées sur de nombreuses années.
2. Affirmation A : fausse ou non démontrée. Une valeur isolée relève de la météo. Le climat de janvier se juge sur la moyenne des dix ans (3,4 °C), qui reste positive, et sur la fréquence des jours de gel, qu'il faudrait compter sur de nombreuses années. Affirmation B : conclusion trop rapide. Janvier 2024 est bien le plus chaud de la série, mais 2023 était l'un des plus froids (2,6 °C) et les années chaudes alternent avec les années froides (5 au-dessus, 5 en dessous de la moyenne). Dix valeurs sans tendance nette ne suffisent pas à conclure à un réchauffement, et une corrélation ne serait pas une cause.
3. Protocole attendu : utiliser les relevés quotidiens de Tmin, Tmax et précipitations de la même station, avec le même type d'instrument. Calculer la température moyenne de chaque février, puis la moyenne de ces valeurs sur 30 ans consécutifs, ainsi que le cumul moyen de précipitations, les extrêmes et le nombre de jours de gel. Faire de même pour l'autre ville, sur la même période, puis comparer moyennes et variabilité. Précautions : même période, altitude et situation notées, pas de conclusion tirée d'une seule année.

Critères de réussite : comparaison chiffrée, distinction claire entre valeur isolée et moyenne, mention de la variabilité, protocole précisant durée, grandeurs et calculs, limites de la conclusion explicitées.