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La manière dont les montagnes façonnent le climat est connue sous le nom d'effet orographique, qui décrit comment les masses d'air changent lorsqu'elles montent et descendent sur les flancs des montagnes. Le côté sous le vent d'une montagne est souvent associé à un air chaud et sec. Des ombres de pluie sont créées sur les pentes sous le vent des chaînes de montagnes, ce qui entraîne des déserts ou d’autres climats caractérisés par de faibles précipitations. Cela a également une incidence sur l'étape du cycle de condensation et de précipitation.
Température et humidité
Pour comprendre ce qui se passe dans l'air sous les pentes sous le vent, il est nécessaire d'avoir une idée de ce qui se passe dans l'air lorsqu'il refroidit et se réchauffe. L'humidité relative (RH) mesure la quantité de vapeur d'eau ou d'humidité dans l'air par rapport à la quantité d'humidité que l'air pourrait retenir à une température donnée. Ainsi, une HR de 40% signifie que l'air contient 40% de l'humidité qu'il pourrait conserver à sa température actuelle.
Lorsque l'humidité relative atteint 100%, on dit que l'air a atteint sa saturation, ou point de rosée, et la condensation se produit sous forme de rosée, de brouillard, de pluie ou d'autres précipitations. L'air froid ne pouvant retenir autant d'humidité que l'air chaud, le point de rosée est atteint plus rapidement lorsque l'air chaud se refroidit.
Au vent et sous le vent
Les montagnes ont deux côtés: au vent et côté sous le vent. Le côté au vent fait face au vent et reçoit généralement de l'air chaud et humide, provenant souvent d'un océan. Lorsque le vent frappe une montagne, il est forcé de monter et commence à se refroidir. L'air frais atteint plus rapidement son point de rosée, ce qui entraîne pluie et neige.
Lorsque l'air envahit la montagne et descend la pente sous le vent, il a toutefois perdu beaucoup d'humidité du côté exposé au vent. L'air latéral sous le vent se réchauffe également en descendant, abaissant encore plus l'humidité. Le Death Valley National Monument en Californie est un exemple de cet effet. Death Valley est située sur le versant sous le vent des montagnes de la Sierra Nevada et constitue l’un des endroits les plus secs et les plus chauds de la planète.
Vents chinook
L'effet orographique crée un air plus froid qui monte du côté des montagnes au vent et un air plus chaud qui descend du côté sous le vent. Souvent, lorsque l'air sous le vent plonge sur la pente, il se réchauffe rapidement et de façon dramatique. Un réchauffement et un assèchement de l’air aussi rapides peuvent produire des vents très forts, appelés vents Chinook ou Foehn.
Ils se produisent lorsque les chaînes de montagnes sont perpendiculaires aux vents dominants, comme dans la Sierra Nevada en Amérique du Nord ou dans les Alpes en Europe. Les vents de la pente sous le vent peuvent faire monter la température jusqu'à 1 degré Celsius pour chaque dénivelé de 100 mètres (5,5 degrés Fahrenheit par 1 000 pieds). Au Canada, les vents d'hiver «Chinook», ou «mangeur de neige», entraînent une hausse rapide des températures qui font rapidement fondre la neige.
Ombres de pluie
Un autre aspect de l'effet orographique est la création d'ombres de pluie du côté sous le vent des montagnes. Les ombres de pluie sont plus fréquentes lorsque le versant au vent d'une montagne est escarpé. L'air chaud se refroidit donc plus rapidement sur une distance plus courte, ce qui crée davantage de précipitations du côté exposé au vent. Ainsi, l'air du côté sous le vent est encore plus sec puisque l'air saturé a perdu son humidité plus rapidement du côté du vent.
Un exemple de cet effet est observé dans les Appalaches de l'est des États-Unis. L'air humide refroidit à un taux normal de 6 degrés Celsius par tranche de 1 000 mètres d'altitude (3 degrés Fahrenheit par 1 000 pieds). Cependant, dans les Appalaches, le taux de déchéance humide est 40% plus élevé et, par conséquent, le côté occidental ou sous le vent des montagnes reçoit beaucoup moins de précipitations.