meteorologie - IVAO France

Météorologie Section Instruction – IVAOTM division France METEOROLOGIE
A partir du grade : et programme examen du grade et supérieurs A partir du grade : et programme examen du grade et supérieurs 1. L’ATMOSPHERE : 1.1. COMPOSITION L’atmosphère est l’enveloppe gazeuse qui entoure le globe terrestre. Elle se compose d’un mélange de gaz composant l’air sec, de vapeur d’eau et diverses impuretés. Gaz Pourcentage Azote N2 78.08 Oxygène O2 20.95 Argon A 0.93 Gaz carbonique CO2 0.03 Néon Né 1,8.10‐3 Hélium He 5,2.10‐4 Krypton Kr 1,1.10‐4 Hydrogène H2 5,0.10‐5 Xénon Xe 8,7.10‐6 Les trois premiers constituants composent 99.97% de l’air. La teneur en gaz carbonique varie beaucoup dans les basses couches, où elle dépend de l’activité humaine (industries) ou naturelle (volcan). L’air est compressible, les basses couches supportent le poids de l’air qui est au‐dessus, l’air est donc plus dense. Plus on s’élève en altitude, le poids de l’air au‐dessus diminue, l’air est moins dense. 1.2.TEMPERATURES 1.2.1. GENERALITES La température d’un corps correspond au degré d’agitation des ses molécules. Trois échelles différentes sont utilisées pour mesurer la température : 
L’échelle Celsius (ou centigrade) utilisée en France : Température exprimée en degré Celsius (°C) 
L’échelle Fahrenheit utilisée dans les pays anglo‐saxon : Température exprimée en degré Fahrenheit (°F) 
L’échelle absolue utilisée dans les formules physiques : Température exprimée en Kelvin (K) et non « °K » IVAOTM © SL janvier 2011
Page1 Météorologie Section Instruction – IVAOTM division France Note : Il y a une température en dessous de laquelle il est physiquement impossible de descendre, c’est la température pour laquelle les molécules sont immobiles. C’est le « zéro absolu » égale à 0 K. 1.2.2. CONVERSIONS T°F = ( T°C x 9/5 ) + 32 T°C = (T°F ‐ 32) x 5/9 TK = T°C + 273 T°C = TK ‐ 273 1.2.3. VARIATION AVEC L'ALTITUDE La température varie différemment avec l'altitude suivant différentes couches représentées ci‐dessous : C'est dans la Troposphère, jusqu'à 11km d'altitude (FL360) que s'effectue la majorité des vols et que se produisent la plupart des phénomènes météorologiques. Dans la troposphère, la température décroît normalement d'environ 2°C tous les 1000 pieds. Toutefois, localement, la température peut être constante sur une tranche d'altitude (isothermie) ou même augmenter avec l'altitude (inversion). 1.3.PRESSION ATMOSPHERIQUE 1.3.1. DEFINITIONS Toute surface S est "surmontée" par une colonne d'air, illimité vers le haut, qui pèse sur cette surface. La pression atmosphérique est égale au poids de cette colonne d'air divisé par la surface. L'unité de pression dans le système international est le Pascal (Pa). 1 Pa correspond à une force de 1 Newton appliqué à une surface de 1m². L'unité équivalente dans le système anglo‐saxon est le pouce de mercure (in.hg). 1013 hPa = 29,92 in.hg IVAOTM © SL janvier 2011
Page2 Météorologie Section Instruction – IVAOTM division France 1.3.2. VARIATION AVEC L'ALTITUDE Au niveau du sol, la pression résulte du poids de l'ensemble de l'atmosphère. En prenant de l'altitude, il y a de moins en moins d'air au‐dessus, la pression diminue. Voir les effets de la pression dans le document concernant l'altimétrie. 1.3.3. DEPRESSION / ANTICYCLONE Les régions où la pression est minimale sont appelées dépressions (D), celles où la pression est élevée sont appelées anticyclones (A). Pour représenter la pression sur une carte, on relie tous les points où règne la même pression. Les lignes obtenues sont des isobares. IVAOTM © SL janvier 2011
Page3 Météorologie Section Instruction – IVAOTM division France 1.4.ATMOSPHERE STANDARD 1.4.1. DEFINITION Puisque la pression et la température de l'atmosphère varient tous les jours et pour que tout le monde possède la même référence (altimètres), une atmosphère moyenne a été définie. Cette atmosphère moyenne est appelée atmosphère standard, en abrégé ISA pour International Standard Atmosphere. 1.4.2. VALEURS CLES 
Pression au niveau de la mer : 1013,25 hPa 
Décroissance de pression dans les bases couches : 28ft/Pa 
Température au niveau de la mer : 15°C 
Décroissance de la température jusqu'à 36000ft : 2°C/1000ft ou 6,5°C/1000m 
Température au dessus de 36000ft jusqu'à 65000ft : ‐56,5°C Pression (hPa) 1013,25 850 700 500 400 300 200 Altitude (m) Altitude (ft) Niveau de la mer 1500 5000 (FL50) 3000 10000 (FL100) 5500 18000 7200 24000 9100 30000 11800 39000 2. LE VENT 2.1.DEFINITION ‐ GENERALITES Le vent est le déplacement d'une masse d'air, il est caractérisé par une vitesse et une direction. En général, la direction du vent est donnée par rapport au Nord vrai. Elle indique la direction d'où souffle le vent (001° à 360°). Sa vitesse, aussi appelée force, est exprimée en kt, en km/h ou m/s. Au sol, le vent est mesuré par un anémomètre placé à 10 mètres de hauteur dans un endroit dégagé. Le vent utilisé sur les documents météorologiques est le vent synoptique : valeur moyenne sur 10 minutes. Au décollage et à l'atterrissage, le vent donné par la tour de contrôle est le vent aéronautique : moyenné sur 2 minutes. En altitude, le vent est mesuré par radiosondages. IVAOTM © SL janvier 2011
Page4 Météorologie Section Instruction – IVAOTM division France 2.2.ORIGINES DU VENT La cause principale est une différence de pression. L'air se déplace des zones de hautes pressions vers les zones de basses pressions. Le vent tourne dans le sens des aiguilles d'une montre autour des centres de hautes pressions et dans le sens inverse autour des centres de basses pressions. Les mouvements sont inversés dans l'hémisphère sud. Lorsqu'il y a convergence (resserrement) des isobares, le gradient de pression est alors plus élevé, le vent se renforce. A l'inverse, lorsqu'elles divergent, le gradient de pression diminue, le vent diminue également. 2.3.VARIATIONS DU VENT 2.3.1. EN ALTITUDE > 1500M : VENT GEOSTROPHIQUE Au dessus de 1500 mètres environ, en atmosphère libre, c'est à dire sans prendre en compte les frottements de l'air sur le sol, le vent suit une trajectoire parallèle aux isobares. 2.3.2. ENTRE LE SOL ET 1500M : COUCHE DE FRICTION Plus on se rapproche de la surface, plus les effets du frottement deviennent importants et ralentissent le déplacement des particules d’air. On doit prendre en compte la force de frottement. Ainsi, par rapport au vent en altitude, l'air est dévié d'environ 20° au dessus d'une étendue maritime et de 30° au dessus d’une zone terrestre. La force du vent est plus faible lorsqu'on se rapproche du sol. Au décollage, en prenant de l'altitude, le vent subi va augmenter en force et sa direction va tourner vers la droite (hémisphère nord). Inversement, lors d'une percée, on peut s'attendre à voir la force du vent diminuer et sa direction tourner vers la gauche. IVAOTM © SL janvier 2011
Page5 Météorologie Section Instruction – IVAOTM division France 2.4.EFFETS DU RELIEF 2.4.1. PASSAGE D’UNE CHAINE DE MONTAGNES COTE AU VENT : COTE SOUS LE VENT : Le vol près du sol sous le vent est dangereux. On y rencontre des rabattants et tourbillons synonyme de turbulences. HAUTEUR ET DISTANCE D’INFLUENCE : Lorsque le vent bute sur un relief isolé, une partie de l’air peut contourner le relief et une autre partie est déviée par dessus le relief, l’atmosphère peut être perturbé jusqu’à une hauteur pouvant le tiers de la hauteur. L’influence du relief peut se faire sentir jusqu’à 3 à 7 km après le relief. IVAOTM © SL janvier 2011
Page6 Météorologie Section Instruction – IVAOTM division France 2.4.2. VENTS LOCAUX VENT ANABATIQUE ET CATABATIQUE : BRISE D’AMONT – BRISE D’AVAL : BRISE DE MER – BRISE DE TERRE : DIVERS : Localement, on peut rencontrer divers vents : Le Mistral, la Tramontane, l’Autan, le Marin, le Sirocco etc... 3. HUMIDITE 3.1.DEFINITION ‐ GENERALITES On trouve l’eau dans l’atmosphère sous trois formes : 
Vapeur (gaz invisible) 
Liquide (pluie, bruine, nuages, brouillard, rosée) 
Solide (neige, grêle, grésil, gelée blanche) L’humidité représente la quantité de vapeur d’eau contenue dans l’air. Une masse d’air ne peut contenir qu’une quantité limitée de vapeur d’eau. Cette quantité est fonction de la température de l’air et varie dans le même sens. Lorsque cette quantité est maximale, on dit que l’air est saturé. IVAOTM © SL janvier 2011
Page7 Météorologie Section Instruction – IVAOTM division France 3.2.SATURATION DE L’AIR L’air arrive à saturation en vapeur d’eau suivant deux processus : 
En augmentant la quantité de vapeur d’eau : forte pluie ou passage de la masse d’air sur une mer. 
En abaissant la température : mode le plus fréquent et peut se faire de deux manières : 1) Si la température s’abaisse à pression constante, la température à laquelle apparaît la saturation s’appelle « température du point de rosée » ou « Td » ou « DP pour Dew Point ». Tout refroidissement supplémentaire entraine une transformation d’une partie de la vapeur d’eau en gouttelettes d’eau (condensation). C’est l’origine de la rosée que l’on observe le matin quand l’eau se dépose sur le sol ou encore des brouillards matinaux lorsque l’eau reste en suspension dans l’air. 2) Si une particule d’air subit un soulèvement, la pression et la température diminuent. La saturation sera atteinte à la température du point de condensation. Si la température diminue encore, il apparaitra des gouttelettes d’eau en suspension dans l’air et donc formation de nuages. 3.3.SURFUSION L’état de surfusion est provoqué lorsque de l’eau liquide, qui s’est condensée dans une zone où la température est positive, traverse une zone où la température est négative (condition liée à un front). L’eau, ainsi refroidie, reste à l’état liquide. Cet état de l’eau est très instable, le passage d’un avion dans cette zone peut provoquer la cessation brusque de cet état et transformer instantanément l’eau en glace. Les gouttelettes d’eau surfondue se transforment rapidement en verglas sur les bords d’attaque de l’avion. C’est le givrage le plus dangereux, il est très rapide. 4. LES NUAGES 4.1.DEFINITION ‐ GENERALITES Un nuage est un ensemble de minuscules particules d’eau liquides ou de glace, ou des deux à la fois, en suspension dans l’atmosphère. Deux conditions sont nécessaires à la formation de nuages : 
Il faut qu’il y ait condensation 
Il faut en plus la présence de particules solides microscopiques appelées noyaux de condensation. 4.2.LES DIFFERENTS NUAGES Le schéma ci‐dessous représente les 10 sortes de nuages et montre leur extension verticale et les précipitations qu’ils peuvent donner : IVAOTM © SL janvier 2011
Page8 Météorologie Section Instruction – IVAOTM division France 5. LE BROUILLARD 5.1.DEFINITION ‐ GENERALITES Le terme brouillard est réservé à une visibilité horizontale, à hauteur de l’œil de l’observateur (1.8m), inférieure à 1000 m. Si la visibilité est comprise entre 1000 m et 5000 m, on utilise le terme brume. 5.2.TYPES 5.2.1. LE BROUILLARD DE RAYONNEMENT C’est le plus fréquent. Les conditions propices sont un vent faible, un ciel dégagé en fin de journée ou la nuit, le sol se refroidit. Ce refroidissement entraine une augmentation de l’humidité relative (voisine du point de rosée). Si la baisse de température est suffisante, il y a condensation et formation du brouillard. Il peut être très dense et se dissipe généralement pendant le jour sous l’effet du soleil. 5.2.2. LE BROUILLARD D’ADVECTION Il apparaît par l’arrivée d’une masse d’air chaud et humide sur un sol froid avec un vent modéré. L’air se refroidit au contact entraînant la condensation de la vapeur d’eau. IVAOTM © SL janvier 2011
Page9 Météorologie Section Instruction – IVAOTM division France 6. LES PRECIPITATIONS 6.1.DEFINITION ‐ GENERALITES Lorsque la condensation est intense, le diamètre des gouttelettes qui forment les nuages, s’accroît rapidement. La vitesse de chute des gouttelettes devient appréciable et on dit qu’il y a précipitations. 6.2.DIFFERENTES PRECIPITATIONS Les précipitations se présentent sous forme de : 
Pluie : gouttes d’eau de diamètre de 0.5 à 6 mm 
Bruine : gouttes d’eau de diamètre < 0.5 mm 
Neige : cristaux de glace ramifiés de 0.1 mm de diamètre agglomérés en flocons 
Grésil : granules de glace de diamètre < 5 mm 
Grêle : globules ou morceaux de glace de 5 mm à 5 cm de diamètre Chutes : précipitations qui durent souvent plus d’une heure et liées à l’arrivée d’une perturbation. Averses : précipitations de courte durée, faibles ou intenses, liées à des nuages instables (Cu et Cb). 7. LA VISIBILITE 7.1.AU SOL 7.1.1. VISIBILITE METEOROLOGIQUE (VIS) C’est la visibilité minimale mesurée au cours d’un tour d’horizon par un observateur météo. 7.1.2. VISIBILITE BALISES (VIBAL) Lorsque la visibilité est faible, le météorologiste mesure la visibilité non loin du seuil de piste à l’aide de balises spéciales. 7.1.3. PORTEE VISUELLE DE PISTE (PVP OU RVR) Cette mesure de visibilité est donnée par un appareil de mesure appelé diffusomètre. Il est composé d’un émetteur de lumière et d’un récepteur mesurant la quantité de lumière reçue. Dès que la visibilité est inférieure à 1500m, la RVR (Runway Visual Range) ou PVP (Portée Visuelle de Piste) est transmise au pilote et indiquée dans les messages météo. 7.2.EN VOL Cette visibilité, dite oblique, correspond à la visibilité le long de l’axe œil du pilote / seuil de piste. Elle est estimée par le pilote. IVAOTM © SL janvier 2011
Page10 Météorologie Section Instruction – IVAOTM division France 8. PERTURBATIONS 8.1.MASSE D’AIR On appelle masse d’air un très grand volume de l’atmosphère assez homogène en température et humidité. Les principales masses d’air : 
Air arctique : masse d’air froid située entre les pôles et le 60°N 
Air polaire : masse d’air frais s’étendant du 60°N au 40°N 
Air tropical : masse d’air chaud entre le 40°N et le 5°N 
Air équatorial : masse d’air chaud situé entre le 5°N et le 5°S 8.2.FRONTS 8.2.1. GENERALITES Le contact entre deux masses d’air de températures différentes s’effectue suivant une surface dite, surface frontale. L’intersection de cette surface avec la surface terrestre est appelée front. A nos latitudes moyennes, on observe des masses d’air sec et froid d’origine polaire et des masses d’air chaud et humide tropicale. La limite entre ces deux masses d’air est appelée front polaire. Cette limite n’est pas rectiligne et subit des ondulations qui correspondent aux zones de mauvais temps. 8.2.2. PERTURBATION L’air froid polaire tend à s’écouler vers l’équateur tandis que l’air chaud tropical s’écoule vers le pôle. Ces deux mouvements opposés provoquent l’enfoncement de l’air chaud dans l’air froid, c’est le secteur chaud d’une perturbation. Ce secteur sépare la surface frontale en deux parties : L’air chaud remplace l’air froid, c’est le front chaud. L’air froid remplace l’air chaud, c’est le front froid. L’ensemble front chaud / front froid constitue une perturbation. Sens de déplacement IVAOTM © SL janvier 2011
Page11 Météorologie Section Instruction – IVAOTM division France 8.2.3. FRONT FROID L’air froid polaire descend vers le sud‐est en repoussant l’air chaud vers le nord‐est. L’air froid, plus lourd, s’infiltre sous l’air chaud et le soulève. L’air chaud soulevé subit soulèvement, détente, refroidissement, condensation, nuages, précipitations. Cette avancée s’appelle front froid. Symbole : 8.2.4. FRONT CHAUD De l’autre côté de la perturbation, l’air chaud, déplacé vers le nord‐est, entre en conflit avec l’air froid devant lui qu’il repousse vers le nord. L’air chaud, plus léger, va glisser par‐dessus l’air froid. C’est le front chaud. Symbole : 8.2.5. OCCLUSION Le front froid à l’arrière se déplace plus vite que le front chaud. L’air froid postérieur rattrape l’air froid antérieur et l’air chaud est rejeté en altitude. Cette vallée d’air chaud est appelée occlusion. L’occlusion s’enroule souvent autour de la dépression et forme un vortex. Symbole : IVAOTM © SL janvier 2011
Page12 Météorologie Section Instruction – IVAOTM division France 8.2.6. SYSTEMES NUAGEUX LIES AUX PERTURBATIONS Les nuages liés à un front se forment lorsque l’air chaud s’élève au dessus de l’air froid soit en glissant (front chaud) soit en étant poussé (front froid). Les genres de nuages accompagnant un front ne sont pas liés au type de front mais dépendent du caractère de stabilité ou d’instabilité de l’air chaud. FRONT FROID AVEC AIR CHAUD STABLE IVAOTM © SL janvier 2011
Page13 Météorologie Section Instruction – IVAOTM division France FRONT FROID AVEC AIR CHAUD INSTABLE IVAOTM © SL janvier 2011
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