CHERENCE, Dimanche 7 février 2010

Cette discussion comprend deux parties : • Quelques « clés » pour lire le ciel • Le régime de croisière « économique » et « prudent « : LE VOL à FINESSE MAX

Quelques « clés » pour lire le ciel Première partie

Rappels sur les variations de la température en fonction de l’altitude • Atmosphère « standard » • Atmosphère réelle

Pour l’aéronautique on définit une atmosphère « type » dont les caractéristique sont les suivantes Air « sec » Température à 0 m : 15°C Tropopause à m à –56.5°C Isothermie au dessus Ces valeurs sont des moyennes parfois assez différentes de l'atmosphère réelle Cette atmosphère "type" est dite : atmosphère "standard". atmosphère "standard". m Gradient vertical: -6.5°C / 1000 m température Altitude [km] °/1000m Tropopause m-56.5°C 15°C isothermie

6 L'atmosphère réelle peut donc être sensiblement différente de l’atmosphère standard selon le lieu, selon la saison, selon le jour. Seul un sondage permet de connaître le profil de température réel de l'atmosphère.

7  une isothermie au niveau de la tropopause.  une inversion d'altitude,  une tranche présentant un profil semblable à celui de l'atmosphère standard,.  une inversion nocturne. Souvent, on retrouve :

Les ascendances d’origine convective

Le rayonnement solaire ne réchauffe pas l’air de manière sensible et ne modifie donc pas la répartition verticale de la température. Par contre, l’air est refroidi ou réchauffé par le sol, soit par contact direct (conduction), soit à distance, par rayonnement infra rouge

En s'échauffant, certaines « parcelles » d’air en contact avec le sol deviennent moins denses que l'air ambiant et s'élèvent… jusqu'à ce que leur température devienne égale à celle de l'air qui les entoure.

12° 11° 10° 5° 2° 0° -1°-5° Stabilité et instabilité en atmosphère réelle 15° 10° 17° 12° 7° Z (m) 9h11h 11,25° 375 m 10,75° 625 m Air se saturant 13h 21° 16° 11° 6° 3,5° 0,5° 2700 m 0° -2.5° En réalité, la température de l’air en surface augmente au fil des heures et le profil vertical de la température devient progressivement adiabatique

12° 11° 10° 5° 2° 0° -1°-5° Stabilité et instabilité en atmosphère réelle Z (m) 22° 17° 12° 7° 21° 16° 11° 6° 6° 3.5° 1° 13h -1.5° 6° 4.5° 2° -0.5° 15h -3° -5.5°

12° 11° 10° 5° 2° 0° -1°-5° Stabilité et instabilité en atmosphère réelle Z (m) 22° 17° 12° 7° 21° 16° 11° 6° 6° 3.5° 1° 13h -1.5° 6° 4.5° 2° -0.5° 15h -3° -5.5°

Nous nous limiterons aux cas où, aux premiers cumulus de début de journée, succède un vrai ciel de Vol à Voile.

Qui correspond à une évolution diurne classique du type de celle-ci max

Dans des régions continentales plates et peu contrastées, la convection peut prendre une organisation spatiale très régulière. Cela correspond à une alternance de mouvements verticaux ascendants et descendants des mouvements verticaux (type « cellules de Bénard »)

D H Entre la hauteur H des tourbillons et l’écartement D des colonnes ascendantes On trouve empiriquement: D  3H Ainsi pour un plafond de 1500 m, l’espacement des ascendances serait del’ordre de 4,5 km

On a de même une relation empirique linéaire entre le plafond de la convection et les vitesses verticales (OSTIV-2009) Vz [m/s]  2x Z [km] -0,9

Structure verticale d’une ascendance

VeVe VeVe VeVe VeVe VeVe V za VeVe VeVe VeVe VeVe VeVe Z  300 m Z  800 m Bulles convectives intermittentes V za  V e Colonne ascendante V za  V Trains de bulles convectives V za  V e Épaisseur variable Epaisseur variable Courants descendants périphériques Source chaude Pellicule d’air chaud Courants descendants périphériques Inexploitable par un planeur Tranche turbulente mais exploitable. Diamètre  m Ascendance « organisée », Diamètre  m Structure d’une ascendance

Z  300 m Z  800 m Courants descendants périphériques Source chaude Pellicule d’air chaud Courants descendants périphériques Inexploitable par un planeur Tranche turbulente mais exploitable. Diamètre  m Ascendance « organisée », Diamètre  m

Une ascendance a tendance à s’élargir au fur et à mesure de son développement vertical Lorsqu’elle est surmontée par un cumulus assez épais et à bords bien nets, la vitesse verticale augmente jusqu’à la base du nuage Sa durée de vie sera alors de 20 à 30 minutes Le cumulus renforce en effet l’ascendance qui l’a « fabriqué » (refroidissement du sommet du nuage par rayonnement) + 3 m/s +2 m/s + 3m/s

Durée de vie d’une ascendance Et… où la rechercher par rapport au nuage ?

A l’heure H, au stade de développement, l’ascendance est en place (1) et s’environne rapidement de courants descendants (2). L’ascendance associée à un petit cumulus évolue très vite. 10 minutes plus tard le nuage est en voie de désagrégation. Son évaporation génère de l’air froid et une descendance (3). Il faut donc arriver vite et pas trop loin de sa base ! Durée de vie d’un petit cumulus

Il est parfois difficile de reconnaître un « jeune » cumulus, d’un cumulus en « fin de vie » Le cumulus en formation a généralement une base plate et nette et une forme pyramidale Pour bien choisir son « prochain nuage», il faut surveiller attentivement son évolution, et pendant la montée qui précède la transition et pendant la transition

Parfois « moyen » cumulus « grossit » Dans ce cas, il y aura plusieurs noyaux ascendants, repérables grâce aux parties plus sombres et donc plus épaisses du nuage

Où aller chercher l’ascendance ? Loin de la base, l’ascendance est à rechercher légérement au vent du nuage. Non loin de la base, elle est à rechercher à l’aplomb du nuage. L’ascendance, légèrement inclinée dans les basses couches, se redresse ensuite pour se situer à l’aplomb du nuage Avec peu de vent ou un profil de vent régulier

Si le vent augmente fortement avec l’altitude Pour une même valeur d’ascendance, plus le vent est fort, plus elle est inclinée (3), mais aussi pour une même valeur de vent, plus l’ascendance est forte, moins elle est inclinée (4). Cela nous permet de fixer un profil moyen théorique des ascendances.

Dans le cas du thermique pur, l’ascendance faiblit rapidement à partir d’un certain niveau Elle est donc fortement inclinée. Si elle n’est pas très vigoureuse, elle disparaîtra rapidement

Rôle des contrastes de végétation et d’éclairement

Rôle des contrastes de végétation Exemple. la lisière de la forêt de Rambouillet ou de la forêt de Senonche

Rôle de l’ombre des nuages sur le sol En créant des ombres au sol, les nuages, inhibent ou renforcent la convection Ici, l’ombre au sol crée un contraste et renforce l’ascendance Ici, à midi, l’ombre affaiblit l’ascendance, C’est le « trou » de midi !

Rôle de l’ombre des nuages sur le sol (suite) En créant des ombres au sol, les nuages renforcent la convection Ici, l’ombre au sol crée un contraste et renforce l’ascendance Il faudra aller chercher l’ascendance, à mi-distance entre l’ombre au sol et le bord éclairé du nuage Vu d’en-dessous, ce côté du nuage va présenter un « ourlet » clair

Cas des trous de ciel bleu dans un ciel couvert par st-cumulus Des « trous » de soleil, au sol vont permettre le déclanchement d’ascendance

Rues de nuages et onde de rues de nuages

Rues de nuages Lorsque le vent est fort, les nuages peuvent s’aligner dans le sens du vent pour constituer des « rues «

Un côté de la rue présente une zone ascendante quasi continue. Rues de nuages il suffit de trouver le bon côté… et, ensuite, d’aller tout droit, comme en avion !

Onde de rues de nuage En altitude, le vent est perpendiculaire aux rues Celles-ci constituent un relief « aérologique », générateur d’ondes de gravité On trouve de la chute et de la turbulence sous les nuages Il suffit de s’avancer « au vent » de la rue pour trouver l’ascendance et monter au-dessus des nuages

Ces ondes peuvent donner lieu à un nuage lisse, comme les lenticulaires associés aux ondes de relief et appelé « Piléus »

Les « descendances »

Les descendances « locales » Si l’air environnant est très sec  forte évaporation  courants descendants de très forte valeur autour du nuage.  zones à franchir « vite », aussi bien en arrivant dans l’ascendance qu’en la quittant L’évaporation des nuages refroidit l’air à leur périphérie et amplifie les descendances autour de l’ascendance Si l’air environnant est humide  peu d’évaporation,  courants descendants de valeurs moyennes

Influence de phénomènes météorologiques de plus grande « taille » et de l’orographie Un cumulonimbus est précédé par des courants descendants dont la vitesse verticale peut atteindre plusieurs mètres par seconde Cet air « subsident » se comprime, se réchauffe et provoque une « inversion de subsidence », qui stoppe la « convection » du vélivole A l’arrière, sur un sol très humide et fortement refroidi par la pluie, il faudra un certain temps pour que la « petite » convection reprenne ses droits

il existe dans l’atmosphère,des mouvements descendants, certes faibles (quelques décimètres par secondes) Les cumulus peuvent alors disparaître: c’est le « trou bleu », peut-être pas infranchissable, mais qui peut mettre en situation « délicate » mais qui peuvent abaisser le sommet de la couche convective. A plus grande échelle encore Donc… on n’est pas obligé d’y aller !

Exemple « vécu » de « trou bleu »

10 Août 2009 à 9 h TU10 Août 2009 à 12h TU

Les massifs des Vosges (à gauche) et de la Forêt Noire (à droite) constituent des zones favorables à la convection Ils font de la vallée du Rhin, entre les deux reliefs, une région très subsidente. Influence de la topographie Même des vallées plus modestes influent sur la convection: vallées de l’Epte, de l’Eure, etc

R Il faut savoir observer pour rentrer à bon port !

Bibliographie et Ressources