DIFFUSION

La diffusion est le transport spontané d'une substance, de chaleur ou d'une propriété physique depuis les régions où elle est fortement concentrée vers celles où elle l'est moins. À l'échelle moléculaire, elle résulte du mouvement désordonné des molécules. Dans l'atmosphère et l'océan, elle contribue à répartir la vapeur d'eau, les gaz, les sels, la chaleur, les aérosols et les polluants.

La diffusion moléculaire est généralement décrite par une loi reliant le flux d'une substance à son gradient de concentration : plus la différence de concentration est forte sur une courte distance, plus le flux diffusif est important. Dans l'atmosphère libre et la couche limite, le brassage dû aux tourbillons est toutefois beaucoup plus efficace que l'agitation moléculaire. On parle alors de diffusion turbulente. Celle-ci disperse, par exemple, les émissions d'une cheminée ou le dioxyde de carbone échangé entre un écosystème et l'atmosphère.

La vitesse de dispersion dépend de la stabilité atmosphérique, du vent, de la rugosité de la surface et de la hauteur d'émission. Une atmosphère instable favorise le brassage vertical, tandis qu'une inversion de température peut limiter la diffusion et maintenir des polluants près du sol. La diffusion ne doit pas être confondue avec l'advection : la première répartit une propriété sous l'effet de mouvements microscopiques ou turbulents, tandis que la seconde la transporte avec le mouvement moyen du fluide.

Le terme possède aussi un sens optique. La diffusion du rayonnement solaire par les molécules, les aérosols et les nuages redistribue la lumière dans différentes directions. La diffusion préférentielle des courtes longueurs d'onde par les molécules explique notamment la couleur bleue du ciel. Dans les modèles climatiques, les transports diffusifs et turbulents sont représentés par des équations ou des paramétrisations, car une grande partie des petits tourbillons ne peut pas être calculée directement.