Sciences · Terre et climat
L’humidité de l’air et le point de rosée
L’humidité relative indique en pourcentage la vapeur d’eau contenue dans l’air par rapport au maximum possible à sa température. Le point de rosée est la température où cette vapeur se condenserait.
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L’air contient toujours de la vapeur d’eau, un gaz invisible issu de l’évaporation des océans, des sols et des plantes (voir cycle de l’eau). Sa quantité varie de presque rien dans l’air polaire à environ 4 % du volume de l’air dans les régions tropicales. Elle détermine la formation des nuages, de la rosée et du brouillard, le confort par temps chaud, la conservation des aliments ou des bâtiments. Plusieurs grandeurs servent à la décrire, et elles sont souvent confondues.
Les mesures de l’humidité
| Grandeur | Définition | Unité |
|---|---|---|
| Humidité absolue | Masse de vapeur d’eau dans un volume d’air | g/m³ |
| Humidité spécifique | Masse de vapeur d’eau par kilogramme d’air humide | g/kg |
| Humidité relative | Rapport entre la vapeur présente et la quantité maximale possible à cette température | % |
| Point de rosée | Température à laquelle l’air devient saturé si on le refroidit sans changer sa teneur en vapeur | °C |
L’air chaud peut contenir plus de vapeur
La quantité maximale de vapeur que l’air peut contenir, la saturation, dépend fortement de la température : elle augmente d’environ 7 % par degré (relation de Clausius-Clapeyron) et double à peu près tous les 10 à 11 °C.
| Température de l’air | Vapeur d’eau maximale |
|---|---|
| −10 °C | Environ 2,1 g/m³ |
| 0 °C | Environ 4,8 g/m³ |
| 10 °C | Environ 9,4 g/m³ |
| 20 °C | Environ 17,3 g/m³ |
| 30 °C | Environ 30,4 g/m³ |
| 40 °C | Environ 51 g/m³ |
C’est pourquoi l’humidité relative trompe : un air saharien à 40 °C et 20 % d’humidité relative contient plus de vapeur d’eau (environ 10 g/m³) qu’un air hivernal saturé à 0 °C (4,8 g/m³). Pour comparer la quantité d’eau réellement présente, le point de rosée est plus parlant.
L’humidité relative au fil de la journée
À teneur en vapeur constante, l’humidité relative varie à l’inverse de la température. Le matin, quand l’air est frais, elle est élevée, souvent proche de 100 % ; l’après-midi, l’air s’est réchauffé, elle baisse, même si la quantité de vapeur n’a pas changé.
Le point de rosée
Le point de rosée explique de nombreux phénomènes du quotidien :
- la rosée du matin : la nuit, l’herbe se refroidit par rayonnement sous le point de rosée de l’air voisin ;
- la buée sur un verre d’eau fraîche ou sur les vitres en hiver ;
- le givre sur les pare-brise quand le sol descend sous 0 °C ;
- le brouillard quand toute une couche d’air atteint son point de rosée (voir brouillard) ;
- la formation des nuages, quand l’air en montant se refroidit jusqu’à son point de rosée (voir types de nuages).
L’écart entre la température et le point de rosée indique à quel point l’air est proche de la saturation : un écart de 1 à 2 °C le soir annonce un risque de brouillard nocturne.
Humidité et confort
Par temps chaud, l’humidité freine l’évaporation de la sueur, principal moyen du corps pour se refroidir. Le point de rosée est un bon indicateur de la sensation de « lourdeur » :
| Point de rosée | Sensation habituelle |
|---|---|
| Moins de 10 °C | Air sec, agréable |
| 10 à 15 °C | Confortable |
| 16 à 18 °C | Air humide, un peu lourd |
| 19 à 21 °C | Lourd, moite |
| Plus de 21 °C | Oppressant, typique des climats tropicaux |
| Plus de 24 °C | Extrêmement pénible |
Ces repères varient selon l’acclimatation. Les indices de température ressentie, comme l’humidex, combinent température et point de rosée.
À l’intérieur, une humidité relative de 40 à 60 % est généralement recommandée : en dessous, l’air sec irrite les muqueuses ; au-dessus, les moisissures et les acariens se développent plus facilement.
Comment mesure-t-on l’humidité ?
- L’hygromètre à cheveu, inventé par Horace-Bénédict de Saussure en 1783, exploite le fait qu’un cheveu s’allonge quand l’air est humide.
- Le psychromètre compare deux thermomètres, dont l’un est entouré d’un tissu mouillé : l’évaporation le refroidit d’autant plus que l’air est sec.
- Les capteurs électroniques mesurent la variation de capacité électrique d’un matériau qui absorbe l’humidité ; ce sont eux qui équipent les stations modernes.
L’humidité et le climat
La vapeur d’eau est le principal gaz à effet de serre naturel. Elle agit comme une rétroaction : elle ne pilote pas le climat, car son séjour dans l’atmosphère ne dure qu’une dizaine de jours, mais un air réchauffé par le CO2 contient davantage de vapeur, ce qui amplifie le réchauffement. Selon le GIEC, la teneur en vapeur d’eau de la basse atmosphère a augmenté depuis les années 1980, conformément à la relation de Clausius-Clapeyron. Cette vapeur supplémentaire alimente des pluies plus intenses lors des épisodes extrêmes (voir inondations).
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre humidité et point de rosée ?
L’humidité relative est un pourcentage qui dépend de la température ; le point de rosée est une température qui dépend seulement de la quantité de vapeur présente. Deux journées à 60 % d’humidité peuvent être très différentes, alors qu’un même point de rosée correspond toujours à la même quantité d’eau dans l’air.
Peut-il y avoir plus de 100 % d’humidité ?
Dans l’air libre, à peine et brièvement : la vapeur se condense dès que la saturation est légèrement dépassée, pour peu qu’il y ait des particules (poussières, sels) servant de noyaux de condensation. Dans un air très pur, une légère sursaturation est possible.
Pourquoi les vitres ont-elles de la buée en hiver ?
Parce que la vitre, refroidie par l’extérieur, est plus froide que le point de rosée de l’air intérieur. La vapeur produite par la respiration, la cuisine ou la douche s’y condense. Aérer et ventiler réduit le phénomène.