Manuel_BIA_Module III_Meteorologie

FORMATION
à
L’AERONAUTIQUE
Préparation au BIA & CAEA
Module III
METEOROLOGIE
© 2011 Ciras - Académie de Versailles

Préparation au BIA/CAEA Module III- Météorologie
© 2011 Ciras – Versailles Page : 2 / 55
SOMMAIRE
1. INTRODUCTION.....................................................................................................................................................4
2. L’ATMOSPHERE.....................................................................................................................................................4
2.1 G ENERALITE ......................................................................................................................................................4
2.1.1 Composition.................................................................................................................................................4
2.1.2 Les différentes couches................................................................................................................................5
2.1.3 Epaisseur de la troposphère........................................................................................................................5
2.1.4 L’atmosphère standard................................................................................................................................6
2.1.5 Zone d’évolution des aéronefs.....................................................................................................................6
2.2 L A PRESSION ATMOSPHERIQUE ..........................................................................................................................7
2.2.1 La pression atmosphérique..........................................................................................................................7
2.2.2 Variations de pression et de température....................................................................................................8
2.2.3 Lignes et surfaces isobares..........................................................................................................................8
2.2.4 Terminologie ...............................................................................................................................................9
2.2.5 Variations nycthémérales de pression et température.................................................................................9
2.2.6 Caractéristiques de l’atmosphère standard.................................................................................................9
2.3 L A TEMPERATURE ...........................................................................................................................................10
2.3.1 Variations saisonnières de température....................................................................................................10
2.3.2 Variations locales de température.............................................................................................................11
2.3.3 Evolution journalière de la température ...................................................................................................12
2.3.4 Evolution de la température avec l’altitude ..............................................................................................12
2.4 H UMIDITE DE L ’ AIR .........................................................................................................................................13
2.4.1 Humidité relative de l’air..........................................................................................................................14
2.4.2 Saturation de l’air humide.........................................................................................................................14
2.4.3 Stabilité d’une masse d’air........................................................................................................................17
2.4.4 Instabilité d’une masse d’air.....................................................................................................................18
2.4.4.1 Instabilité absolue ................................................................................................................................................. 18
2.4.4.2 Instabilité sélective................................................................................................................................................ 18
2.4.5 Observations et mesures............................................................................................................................20
3. LES ELEMENTS METEOROLOGIQUES..........................................................................................................23
3.1 L E VENT ..........................................................................................................................................................23
3.1.1 Définition et types de forces ......................................................................................................................23
3.1.1.1 La force de gradient de pression............................................................................................................................ 23
3.1.1.2 La force de Coriolis............................................................................................................................................... 23
3.1.1.3 Les forces de frottements....................................................................................................................................... 23
3.1.2 Principes des grands movements venteux planétaires...............................................................................24
3.1.3 Vent et relief ..............................................................................................................................................25
3.1.3.1 Les vents de vallée à grande échelle...................................................................................................................... 25
3.1.3.2 L’onde................................................................................................................................................................... 25
3.1.3.3 Les brises de pente................................................................................................................................................ 26
3.1.3.4 Les brises de bord de mer...................................................................................................................................... 27
3.1.3.5 Le vent et l’aéronautique....................................................................................................................................... 27
3.1.4 La manche à air.........................................................................................................................................29
3.2 L ES NUAGES ET LES PRECIPITATIONS ...............................................................................................................29
3.2.1 Les différents types et les précipitations associées....................................................................................29
3.2.2 Etude des genres de nuages.......................................................................................................................30
3.2.2.1 Les cumulus (Cu).................................................................................................................................................. 30
3.2.2.2 Les cumulonimbus (Cb)........................................................................................................................................ 31
3.2.2.3 Les nimbostratus (Ns) ........................................................................................................................................... 31

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3.2.2.4 Les stratus (St) ...................................................................................................................................................... 32
3.2.2.5 Les strato-cumulus (Sc)......................................................................................................................................... 32
3.2.2.6 Les altostratus (As)................................................................................................................................................ 32
3.2.2.7 Les altocumulus (Ac) ............................................................................................................................................ 33
3.2.2.8 Les cirrus (Ci) ....................................................................................................................................................... 33
3.2.2.9 Les cirrostratus (Cs).............................................................................................................................................. 33
3.2.2.10 Les cirrocumulus (Cc)........................................................................................................................................... 34
4. LES EVENEMENTS METEOROLOGIQUES....................................................................................................35
4.1 L ES MASSES D ’ AIR ...........................................................................................................................................35
4.1.1 Notion de masse d’air en météorologie.....................................................................................................35
4.1.2 Les différents types de masse d’air............................................................................................................35
4.2 L A FRONTOLOGIE ............................................................................................................................................37
4.2.1 Formation des perturbations et différents types de fronts.........................................................................37
4.2.2 Le front chaud ...........................................................................................................................................37
4.2.3 Le front froid .............................................................................................................................................39
4.2.4 Evolution des fronts en occlusions ............................................................................................................40
4.3 L ES PRECIPITATIONS ........................................................................................................................................40
4.4 L ES TURBULENCES ..........................................................................................................................................40
4.4.1 Principe d’écoulement de l’air..................................................................................................................41
4.4.2 Les différents types de turbulence..............................................................................................................41
4.5 L ES ORAGES ....................................................................................................................................................45
4.6 L A BRUME ET LE BROUILLARD .........................................................................................................................46
4.6.1 La brume....................................................................................................................................................46
4.6.2 Les différents types de formation du brouillard.........................................................................................46
4.6.2.1 Le brouillard de radiation...................................................................................................................................... 46
4.6.2.2 Le brouillard d’advection...................................................................................................................................... 47
4.6.2.3 Le brouillard de pente........................................................................................................................................... 47
4.6.2.4 Le brouillard d’évaporation................................................................................................................................... 47
4.6.3 Les dangers du brouillard.........................................................................................................................47
4.7 L E GIVRE .........................................................................................................................................................48
4.7.1 Définition du givre.....................................................................................................................................48
4.7.2 Formation du givre....................................................................................................................................48
4.7.3 Les différents types de givre ......................................................................................................................48
4.7.3.1 La gelée blanche.................................................................................................................................................... 48
4.7.3.2 Le givre blanc........................................................................................................................................................ 48
4.7.3.3 Le givre transparent............................................................................................................................................... 49
4.7.3.4 Le verglas.............................................................................................................................................................. 49
4.7.4 Les effets du givrage..................................................................................................................................49
4.7.4.1 Les effets sur la cellule.......................................................................................................................................... 49
4.7.4.2 Les effets sur les moteurs :.................................................................................................................................... 49
5. LES SERVICES DE LA METEO..........................................................................................................................50
5.1 L ES CARTES ET CODES METEO .........................................................................................................................50
5.1.1 La carte de TEMps SIgnificatif (TEMSI) et la coupe verticale..................................................................50
5.1.2 Les messages METAR et SPECI................................................................................................................52
5.1.3 Les messages TEND ..................................................................................................................................52
5.1.4 Les messages TAF .....................................................................................................................................53
5.1.5 Les messages SIGMET ..............................................................................................................................53
6. BIBLIOGRAPHIE..................................................................................................................................................55

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1. INTRODUCTION
Le présent document a été réalisé à l’intention des animateurs et des candidats pour la préparation
des examens du Brevet d’Initiation à l’Aéronautique (BIA) et du Certificat d’Aptitude à
l’Enseignement Aéronautique (CAEA). Il peut être reproduit et diffusé librement à des fins
pédagogiques et non lucratives.
La météorologie est un facteur très important pour toutes les activités aéronautiques. Pour le pilote
privé comme le pilote professionnel, la connaissance de la météorologie est une donnée essentielle
dans la préparation des vols et dans les décisions qui seront prises en cas d’évolution de la situation
en l’air.
2. L’ATMOSPHERE
2.1 Généralité
On considère l'air atmosphérique comme un mélange d'air sec et de vapeur d'eau. L'air sec est lui-
même un mélange de plusieurs gaz, de composition pratiquement constante dans les couches
inférieures intéressant les météorologistes.
L’étude de l’atmosphère doit permettre de :
 bien repérer la zone d'évolution des aéronefs,
 connaître l'évolution de la température et de la pression,
 et de maîtriser les différents étages de nuages.
2.1.1 Composition
L’atmosphère terrestre est une couche de gaz entourant la terre. On considère que sa constitution est
la suivante :
 78 % d’Azote (N2),
 21 % d’Oxygène (O2),
 1 % d’Argon (A),
 0,03 % (des traces) de gaz divers (CO2, Néon, Hélium, Krypton, Xénon, ...).
Les trois premiers gaz représentent 99,97 % de l'air sec. Le pourcentage de dioxyde de carbone
dépend de l'activité industrielle. Celui d'ozone au niveau de la mer est très faible, mais devient plus
important en altitude, dans la "couche d'ozone", entre 15 et 45 km.
En plus de ces composants gazeux, on trouve en suspension dans l'atmosphère, des particules
diverses de dimensions microscopiques (débris minéraux et végétaux, particules de sel marin
provenant de l'évaporation des embruns, etc.) qui vont constituer des "noyaux de condensation"
très importants pour l’atmosphère.
La couche la plus éloignée de l’atmosphère monte jusqu’à 400 km d’altitude. La moitié de la masse
de l’atmosphère est concentrée dans les 5 premiers kilomètres d'altitude et 90% dans les 20
premiers. Les hautes couches présentent donc une densité très faible.

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2.1.2 Les différentes couches
L’atmosphère est découpée par couches successives dont les principales propriétés sont les
suivantes :
La thermosphère : la
température y croît
fortement jusqu’à 500°C
à la limite de
l’atmosphère.
La mésosphère : la
température y décroît
fortement jusqu’à la
limite de cette couche
(environ 80 km).
La stratosphère : cette
couche est déjà une
couche de faible densité.
La température y reste
constante jusqu’à
environ 25 km puis croît
jusqu’aux environs de 0
°C autour de 40 km
d’altitude.
La troposphère : c’est
la plus basse couche. Son
épaisseur varie de 7 à 15
km des pôles à
l’équateur. Elle est de 11
km sous nos latitudes.
C’est dans cette couche
que se produisent les
phénomènes
météorologiques. La
température diminue
avec l’altitude pour
descendre jusqu’à -50 / -
60 °C.
Les séparations entre les 4 couches s’appellent la tropopause, la stratopause et la mésopause.
2.1.3 Epaisseur de la troposphère
L’épaisseur de la troposphère dépend de la température et n’est donc pas constante. La partie la plus
importante de l’atmosphère est groupée dans les basses couches. La partie dans laquelle les
phénomènes météorologiques sont concentrés évolue entre 7 km d’altitude aux pôles et un
maximum de 20 km à l’équateur.
De plus elle subit une variation saisonnière, son épaisseur est ainsi plus élevée l’été pour une région
donnée. La troposphère est définie comme étant la couche dans laquelle s’effectuent les
phénomènes météorologiques.