MÉTAVI : L`atmosphère, le temps et la navigation aérienne

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MÉTAVI : L'atmosphère, le temps
et la navigation aérienne
janvier 2011
Photo: © Alister Ling

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MÉTAVI : L'atmosphère, le temps
et la navigation aérienne
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MÉTAVI est un outil de formation qui s'adresse aux pilotes d'avions, il a été conçu dans une
initiative conjointe de Recherche et Sauvetage Canada et d'Environnement Canada. Il a pour
objectif de contribuer à la sécurité aérienne par un effort d'amélioration des communications
entre pilotes et prévisionnistes.
Table des matières
Chapitre 1: L'atmosphère
Chapitre 2: Thermodynamique
Chapitre 3: Humidité
Chapitre 4: Pression
Chapitre 5: Vent et circulation générale
Chapitre 6: Stabilité de l'air
Chapitre 7: Masses d'air
Chapitre 8: Systèmes frontaux
Chapitre 9: Temps et systèmes frontaux
Chapitre 10: Nuages, brouillards et précipitations
Chapitre 11: Visibilité
Chapitre 12: Le givrage
Chapitre 13: Orages et tornades
Chapitre 14: Turbulence et ondes orographiques
Chapitre 15: Renseignements pour la planification de vol
Chapitre 16: Messages horaires - SA - et METAR
Chapitre 17: Prévisions pour l'aéronautique
Chapitre 18: Message de pilote - PIREP
Chapitre 19: Radars météorologiques
Chapitre 20: Satellites météorologiques
Chapitre 21: Décodage des abréviations standards
Chapitre 22: Solutions
CHAPITRE 1
L'ATMOSPHÈRE
La météorologie est la science de l'atmosphère et des phénomènes qui s'y produisent.
1.1 Composition
L'atmosphère est un mélange de gaz invisibles qui entourent complètement la Terre :

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azote
78.09%
oxygène 20.95%
vapeur d'eau 0 to 3%
gaz carbonique 0.03%
ozone 0.000003%
Bien que l'azote et l'oxygène aient quantitativement le haut du pavé, ce sont de fait les très
faibles proportions de vapeur d'eau et de gaz carbonique qui ont le plus d'influence sur le
comportement de l'atmosphère.
Si le gaz carbonique a une forte incidence sur le climat, c'est par contre la vapeur d'eau qui
détermine les conditions du temps.
Ce gaz est à l'origine des nuages, du brouillard et des précipitations, tout simplement parce qu'il
est instable. Sous l'effet de la température et de la pression, il est tantôt sous la forme vapeur,
eau, ou bien glace.
Mais l'atmosphère ne contient évidemment pas que cela. De fait, elle contient aussi des milliards
de tonnes de gaz et de particules diverses provenant de l'activité humaine ou issus de
phénomènes naturels.
Dans les couches inférieures, surtout dans cette troposphère dans laquelle on vit et on se
déplace, les particules liquides ou solides qu'on appelle aérosols, sont notamment en quantité
considérable.
Or, c'est sur les aérosols liquides que se condense la vapeur d'eau pour former finalement
gouttelettes, nuages et brouillard.
Les aérosols solides, constitués notamment de poussières, pollens, cendres, fumée, sel marin et
sable, sont les véhicules de prédilection des cristaux de glace, qui sont parfois nuages, parfois
brouillard glacé.
À l'origine entre autres de la brume sèche et du smog, les aérosols sont les principaux
déclencheurs du changement d'état de la vapeur d'eau.
1.2 Étendue
Plus on s'éloigne du sol, plus l'air se raréfie jusqu'à devenir quasi indétectable ; 99% de la masse
totale de l'atmosphère est en-deça de 30 km du sol, soit 100 000 pieds, tandis que la moitié, en-
deça de 18 000 pieds, constitue les 5,5 premiers kilomètres.
Mais les traînées de certains satellites révèlent qu'elle s'étend jusqu'à quelque 1600 km; il est
d'ailleurs fréquent d'observer des aurores boréales à une altitude supérieure à 1000 km.

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Bien que les données obtenues à de très hautes altitudes ne s'appliquent pas à la préparation
quotidienne des prévisions, leur étude a une importance notable pour la compréhension du
temps.
1.3 Propriétés
L'air a pour principale propriété d'être inerte, fluide, visqueux, expansible et compressible. En ce
sens, il n'échappe pas à la thermodynamique.
Inertie
Comme l'air est inerte et qu'il a une masse, il faut une force pour le mettre en mouvement,
l'accélérer ou le freiner.
La masse volumique de l'air varie beaucoup d'un point à l'autre. Au niveau de la mer, elle est
d'environ 1,125 grammes par litre, alors qu'à 10 km, 33 000 pieds, elle n'est plus que d'environ
0,414 gramme par litre.
Fluidité
L'air est aussi très fluide; il tend à occuper tout l'espace libre et à exercer une pression sur tous
les corps qu'il entoure.
Viscosité
La viscosité de l'air est une propriété importante. Si elle lui permet de se mouvoir et de provoquer
ainsi un effet d'entraînement sur les couches voisines, elle empêche par contre le cisaillement du
vent d'atteindre des valeurs démesurées.
Le mouvement provoqué par cette viscosité est toutefois toujours ralenti par un corps beaucoup
plus inerte. Ce ralentissement est généralement provoqué par les obstacles que constituent lui-
même le sol, de quelque nature qu'il soit, et l'effet de friction qu'ils provoquent.
Expansibilité et compressibilité
Dès qu'en un point de l'atmosphère la pression d'une masse d'air augmente par rapport à la
pression environnante, l'air prend de l'expansion et tend à occuper plus d'espace.
Si c'est par contre la pression environnante qui augmente, le volume de cette masse diminuera
parce qu'il est comprimé.
Thermodynamique
En ce sens, on peut dire que sous l'effet des changements de pression, et en même temps de
température, l'air est aussi thermodynamique que tous les autres gaz.
De façon absolue, on sait que dès qu'une petite quantité d'air s'élève du sol, sa pression et sa
température diminuent, alors que son volume augmente.
Par contre, l'air qui descend vers le sol subit évidemment l'effet contraire : compression,
diminution de volume et augmentation de la température.
Le phénomène n'est pas la principale cause du réchauffement ou du refroidissement de
l'atmosphère, mais il a un rôle primordial dans la formation de nuages causée par les
mouvements verticaux de l'air.