Météorologie. Sommaire

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1 Sommaire Météorologie 1. L ATMOSPHÈRE 1.1 Composition 1.2 Pression atmosphérique 1.3 Températures 1.4 Masse volumique 1.5 Atmosphère standard 1.6 Instruments de mesure 1.7 Humidite de l'air et saturation 1.8 Phénomènes énergétiques 1.9 Stabilite et instabilite de l'atmosphère 1.10 Circulation générale Sommaire 2. LES MASSES D AIR ET LES FRONTS 2.1 Isobares, anticyclones, dépressions, cols, dorsales, talwegs, marais barométriques 2.2 Perturbations et fronts 3. LES NUAGES 3.1 Formation des nuages 3.2 Formation des brouillards et des brumes 3.3 Description et classification 3.4 Précipitations associées Sommaire 4. LES VENTS 4.1 Origine du vent et organisation globale 4.2 Carte des vents 4.3 Vents locaux 5. LES PHÉNOMÈNES DANGEREUX POUR LE VOL 5.1 Turbulences 5.2 Précipitations 5.3 Orages 5.4 Brumes et brouillards 5.5 Givres

2 1.1 Composition 1. L ATMOSPHÈRE 1.1 Composition Troposphère - Couche de l atmosphère partant du sol et atteignant 8 à 15 km d altitude. - Utilisée par l aviation légère et commerciale - Température d environ - 56,5 C au sommet - Représente environ 80 % de la masse totale de L atmosphère - Est le siège de la plupart des phénomènes météorologiques. 1.1 Composition Composition de l atmosphère : - Air sec (99,97 %) - Poussières - Vapeur d eau.

3 1.1 Composition Composition de l air 1.2 Pression atmosphérique Définition de «pression» Force par unité de surface qu exerce un fluide ou un solide sur celle-ci. Découverte En 1643, Toricelli (physicien mathématicien italien) a découvert l existence de la pression atmosphérique grâce à une colonne de mercure : 1.2 Pression atmosphérique En 1648, Pascal a découvert que la pression atmosphérique à un niveau quelconque est égale au poids d'une colonne d'air de surface horizontale 1 m 2 située au-dessus de ce niveau, s'étendant jusqu'au sommet de L atmosphère : 1.2 Pression atmosphérique Unité de mesure Le Pascal (Pa). Pour la météo, nous utilisons plutôt les hectopascal (hpa)

4 1.2 Pression atmosphérique Variations de pression Au sein d une masse d air, la pression décroît avec l altitude : la quantité d air au dessus de nous diminue, c est la variation de pression verticale avec l altitude. La diminution de pression avec l augmentation d altitude est de l ordre de 1 hpa pour 28 ft / 8 m. 1.3 Températures Température de l air - Paramètre météorologique ayant une importance capitale sur les activités aéronautiques, à tel point que toutes les cartes et données météorologiques la comprennent. - Elle est mesurée à une hauteur de 1,5 m, à l abri du vent et du soleil. - Elle est exprimée en degrés Celsius ( C) ou Fahrenheit ( F). - Diminue de l ordre de 2 C / ft - 6,5 C / m dans la troposphère jusqu à la tropopause. 1.3 Températures Au dessus de la tropopause? La température atteint -56,5 C au sommet de la troposphère. La tropopause, qui surmonte la troposphère, constitue une couche d inversion de température, c est-à-dire que la température recommence à croître au dessus de celle-ci, dans la stratosphère. 1.3 Températures Variations de températures La température varie selon plusieurs paramètres : - L endroit du globe - La saison - Les caractéristiques de la masse d air - Le moment de la journée - Des caractéristiques typographiques spécifiques. Sur une journée, la température minimale est trouvée peu après le lever du soleil, la maximale vers 17 heures solaires.

5 1.4 Masse volumique La masse volumique caractérise la masse d un matériau par unité de volume. Elle est définie par le rapport et est exprimée en kg/m 3. La masse volumique de l air est de 1,225 kg/m 3 au niveau de la mer à 15 C. Elle diminue avec l altitude et la température. 1.4 Masse volumique Pour une température donnée, le produit Pression Volume est constant :! Si P!, alors V ", et ρ!.! Si P ", alors V!, et ρ ". Pour une pression P donnée, le rapport V/T reste constant :! Si T!, alors V!, et ρ ".! Si T ", alors V ", et ρ!. 1.5 Atmosphère standard Définition Pour des besoins de standardisation, de calibration des instruments, de sécurité, l OACI a défini des paramètres d atmosphère. Ainsi, tous les aéronefs utilisent la même référence. Cette référence s appelle «atmosphère standard». 1.5 Atmosphère standard Caractéristiques - Température de 15 C au niveau de la mer - Pression de 1 013,25 hpa - Gradient vertical de température de -6,5 C / m jusqu à m, nul entre et m puis +10 C / m jusqu à m - La tropopause se situe à m

6 1.6 Instruments de mesure Vent 1.6 Instruments de mesure Manche à air Unité : m/s. en aéronautique, on utilise le kt 1 kt = 0,5 m/s 1 m/s = 2 kt. Orientation : girouette Force : anémomètre. 1.6 Instruments de mesure Température 1.6 Instruments de mesure Pression Unité : C, F ou K Unité SI : Pa (hpa) Instrument : thermomètre (à l abri du vent et du soleil, à 1,5 m du sol) Instrument : Baromètre

7 1.6 Instruments de mesure Ballon sonde (radiosondage) Lorsqu on veut mesurer les caractéristiques sur une couche de l atmosphère, on utilise un ballon sonde gonflé à l hélium. Il comporte un hygromètre, un thermomètre. Sa direction, surveillée par un radar, donne des indications sur la force et la direction du vent. 1.7 Humidité de l air et saturation L atmosphère contient de l eau sous toutes ses formes : - Liquide, - Solide, - Gazeux. 1.7 Humidité de l air et saturation Définitions! Vapeur d eau Eau à l état gazeux se trouvant dans l air La quantité de vapeur d eau que peut contenir un volume d air dépend de sa température. Plus la température augmente, plus le volume d air peut contenir de vapeur d eau.! Humidité Quantité d eau contenue dans l air. 1.7 Humidité de l air et saturation Définitions! Humidité relative Rapport exprimé en %, appelé hygrométrie : Vapeur d eau réelle Vapeur d eau maximum Lorsque le rapport est de 100 %, la masse d air ne peut plus accumuler de vapeur d eau, elle arrive à saturation : l eau se condense.

8 1.7 Humidité de l air et saturation Définitions! Point de rosée Température à laquelle il faut refroidir une masse d air pour que la vapeur qu elle contient se condense (l humidité relative atteint 100 %). 1.8 Phénomènes énergétiques Au sein de l atmosphère ont lieu des échanges thermiques. Ces échanges ont lieu sous trois formes : - La conduction - La convection - Le rayonnement. 1.8 Phénomènes énergétiques Conduction La conduction thermique consiste en un échange de chaleur entre deux milieux (pouvant être chacun solide, liquide ou gazeux), ou entre deux zones d'un même milieu, par l'intermédiaire de la surface de contact séparant ces milieux ou ces zones. L air est un mauvais conducteur de chaleur.

9 1.8 Phénomènes énergétiques Convection Ensemble des mouvements générés dans une masse fluide (liquide ou gazeux) du fait des différences de densité en divers endroits de la masse et aux différences de température. Si une masse de liquide est réchauffée dans sa partie inférieure, le liquide chaud le plus voisin de la source thermique diminue en densité et tend à remonter en cédant la place à du liquide plus dense et plus froid. Exemple : la montgolfière utilise la convection 1.8 Phénomènes énergétiques Rayonnement Lorsqu'une source d'énergie est capable de transmettre cette énergie dans un milieu adjacent soit sous forme d'ondes, soit sous celle de particules considérées comme ayant de très petites dimensions et de très grandes vitesses par rapport aux caractéristiques du milieu considéré, alors le processus par lequel s'effectue cette transmission d'énergie est le rayonnement. Exemple : une route chauffée par le soleil en plein été qui diffuse de la chaleur la nuit. 1.8 Phénomènes énergétiques 1.9 Stabilité de l atmosphère Un gaz qui se détend se refroidit Exemples : pneu qui se dégonfle, bombe de crème Chantilly, extincteur au CO 2, etc. Un gaz qui se comprime se réchauffe Exemples : compresseur d air, pompe à vélo, etc.

10 1.9 Stabilité de l atmosphère Isolons une bulle d air (particule) et faisons-lui subir une ascension : 1.9 Stabilité de l atmosphère Inversement si la particule descend : Z 2 Pression! Température! En prenant de l altitude, la particule va rencontrer des pressions plus faibles et donc se détendre. Z 1 Pression Température En perdant de l altitude, la particule va rencontrer des pressions plus fortes et donc se comprimer. Z 1 Pression Température Cette détente provoque son refroidissement. Z 2 Pression " Température " Cette compression provoque son réchauffement. 1.9 Stabilité de l atmosphère L air étant mauvais conducteur de chaleur, il n y aura pas d échange entre l air ambiant et la particule. La température de l air ambiant n influera pas sur le refroidissement ou le réchauffement de la particule Le phénomène est dit adiabatique. 1.9 Stabilité de l atmosphère La particule lâchée dans la masse d air continuera de monter tant que sa température sera supérieure à celle de la masse d air dans laquelle elle évolue. En fonction des caractéristiques de la masse d air, la particule stoppera son ascension, redescendra ou au contraire continuera de monter.

11 1.9 Stabilité de l atmosphère Stabilité Lorsqu une particule d air humide s échauffe au contact du sol, sa masse volumique diminue et elle s élève. Elle subit alors une détente adiabatique et se refroidit. - si sa température devient égale à celle de l air ambiant, sa masse volumique également et elle stoppe sa montée. - si sa température devient inférieure à celle de l air ambiant, sa masse volumique devient supérieure à celle de l air ambiant et elle redescend. 1.9 Stabilité de l atmosphère Instabilité Lorsqu une particule d air humide s échauffe au contact du sol, sa masse volumique diminue et elle s élève. Elle subit alors une détente adiabatique et se refroidit. Si sa température reste supérieure à celle de l air ambiant, sa masse volumique reste inférieure à celle de l air ambiant et elle continue sa montée. On dit alors que l atmosphère est instable. On dit alors que l atmosphère est stable Circulation générale Masse d air : définition Grande étendue d'air dans laquelle la température et l humidite varient peu Circulation générale Déplacement général des masses d air Certaines régions du globe ont des propriétés de température et d'humidite uniformes au sol. Les masses d'air surmontant ces régions acquièrent ces me mes propriétés. Les masses d'air se déplacent alors selon les principes de la circulation atmosphérique générale : l'air froid tend à s'écouler vers l'équateur alors que l'air chaud se dirige vers les po les. Elles subissent des modifications au fur et à mesure de leur passage au-dessus de régions ayant d'autres caractéristiques.

12 1.10 Circulation générale 1.10 Circulation générale Classement des masses d air Les masses d air sont classées selon deux propriétés! Température : - Très froide Air arctique - Froide Air polaire - Chaude Air tropical - Très chaude Air équatorial! Humidité : - Sèche Air continental - Humide Air maritime 1.10 Circulation générale Caractéristiques des masses d air Air polaire maritime : Temps à nuages cumuliformes et averses. Air polaire continental : Temps clair et sec, avec occasionnellement des stratus ou stratocumulus. Air tropical maritime : Temps à brumes, brouillards ou nuages stratiformes bas. Air tropical continental : Temps provoquant souvent des orages sur les reliefs.

13 1.10 Circulation générale Courant Jet(jetstream) 1.10 Circulation générale Courant Jet(jetstream) Ce vent souffle d Ouest en Est sur une bande de quelques centaines de kilomètres de largeur et à une altitude d environ m. Sa vitesse atteint fréquemment 200 à 300 km/h. Les pilotes de ligne en tiennent compte pour profiter de sa vitesse s ils vont d Ouest en Est ou au contraire pour l éviter si leur route est en sens inverse. Surface isobare : définition 2. LES MASSES D AIR ET LES FRONTS Une surface isobare est une zone pour laquelle la pression est constante en tout point. En météorologie, une isobare désigne une ligne dessinée sur les cartes qui relie les points d égale pression. Ces lignes permettent d identifier les zones dépressionnaires ou anticycloniques.

14 Surface isobare L anticyclone Un anticyclone est une zone de hautes pressions. Caractéristiques : - Pression > hpa - Mouvement vertical descendant de l air (subsidence) évacuant les nuages - Pas ou peu de nuages : beau temps L anticyclone La dépression Une dépression est une zone de basses pressions. Caractéristiques : - Pression < hpa - Mouvement vertical ascendant de l air (ascendance) créant des nuages - Beaucoup de nuages et de précipitations : mauvais temps - Existence de vent plus ou moins fort.

15 La dépression La dorsale Il s'agit d'une avancée de hautes pressions issue d'un anticyclone, un promontoire partant des anticyclones jusque dans les champs dépressionnaires. On la retrouve couramment à l'avant d'une perturbation. Une dorsale a généralement pour effet de stabiliser le temps. Le vent y est souvent faible ou nul. La dorsale Le talweg Un talweg est l'opposée d'une dorsale : il s'agit d'une avancée de basses pressions issues d'une dépression, un prolongement d'une dépression dans une zone de haute pression. Il y a généralement un front dans l'axe d'un talweg. Il se situe souvent entre 2 anticylones.

16 Le talweg Le col (barométrique) Un col est une région de transition entre 2 dépressions et 2 anticyclones. Il s'agit d'une zone de calme relatif ; les vents sont faibles et peuvent être relativement variables. Le col Le marais barométrique Il s'agit d'une zone à faible gradient de pression. On parlera de 1013 hpa ou un peu moins. Il s'agit d'une zone où les vents sont calmes ou faibles ou très variables. On retrouve relativement souvent ce type de condition atmosphérique lors des chaudes journées estivales avec un temps chaud et lourd. C'est dans un marais barométrique que les orages les plus violents peuvent se former.

17 Le marais barométrique 2.2 Les perturbations et les fronts Le front est la surface de séparation entre la masse d'air froide et la masse d'air chaude. Le front se déforme sous l'influence de l'air froid et de l'air chaud qui tendent à poursuivre leur chemin, vers le sud pour le 1er, vers le nord pour le 2nd. 2.2 Les perturbations et les fronts L'ondulation du front détermine deux limites. Le front chaud : l'air chaud repousse l'air froid devant lui et passe au dessus. 2.2 Les perturbations et les fronts Après constitution de la perturbation, le front froid se déplace plus vite que le front chaud. Le front froid : l'air froid postérieur pousse l'air chaud devant lui et au dessus de lui.

18 2.2 Les perturbations et les fronts 2.2 Les perturbations et les fronts L'occlusion se produit lorsque le front froid rattrape le front chaud, le rejetant en altitude. Le front chaud Il constitue l avant de la perturbation. L air chaud postérieur surmonte l air froid antérieur. Il peut faire l objet de précipitations continues soutenues. La visibilité en vol y est très mauvaise à nulle. Il est composé de nuages essentiellement de type stratiforme.

19 Le front froid Il constitue l arrière de la perturbation. L air froid postérieur avance en direction de l air chaud et le rattrape. Il peut faire l objet de fortes averses, d orages. La visibilité est excellente en dehors des averses. Il est composé de nuages essentiellement de type cumiliforme. L occlusion (ou front occlus) L occlusion a lieu lorsque le front froid a rattrapé le front chaud. Elle peut être de deux sortes : - À caractère de frond chaud (la surface frontale est le front chaud) - À caractère de frond froid (la surface frontale est l air froid).