EU-OPS I-OPS

Bernard Cabanes
■
Nicolas Loukakos
8
Guide
pratique
du pilote
de ligne
e
édition
Préface de Patrick Baudry
Astronaute, pilote d’essais, ambassadeur de l’UNESCO
© Groupe Eyrolles 2011
ISBN 978-2-212-12895-6
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NOTIONS DE MÉTÉOROLOGIE HAUTE ALTITUDE
LA TROPOPAUSE
La tropopause est la surface de discontinuité séparant la troposphère de la
stratosphère. Il s’agit du niveau au-dessus duquel la température cesse de décroître
pour devenir à peu près constante, voire sensiblement croissante. La tropopause
marque la limite supérieure des nuages. C’est à ce niveau que l’on rencontre aussi les
courants jet-streams et la turbulence en ciel clair (CAT, Clear Air Turbulence).
Les deux discontinuités qui séparent les trois tropopauses sont appelées :
• Discontinuité subtropicale (ouverture de 4 à 6 km) où l’on trouve le courant jet
subtropical ;
• Discontinuité subpolaire (ouverture de 1 à 2 km) où se place le courant jet polaire.
La tropopause polaire court jusqu’au pôle en s’abaissant de 8-9 à 6-7 km. Sa
température moyenne est relativement chaude – 45 °C.
La tropopause moyenne s’étend du 30ème au 50ème voire jusqu’au 60e parallèle en
s’abaissant de 12 à 10 km. Sa température moyenne est de l’ordre de – 55 °C.
La tropopause équatoriale va de l’Équateur au 30e parallèle en s’abaissant légèrement,
de 18-20 km à 13-14 km. Sa température est froide et varie entre – 60 °C et – 80 °C.
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LES JET-STREAMS
On appelle jet-stream un tube de courant de vent très fort. Les jet-streams sont
connectés à un front froid ou à une goutte froide et se présentent sous la forme de
tubes sinueux longs de plusieurs milliers de kilomètres et très aplatis : leur épaisseur
est d’environ 5 km pour 500 km de largeur. Le corps ou cœur du jet-stream est la zone
des vents les plus forts et se trouve en air chaud, dans le voisinage de la tropopause.
L’axe du jet-stream est la ligne joignant les points de vitesse maximale du vent.
À l’approche d’un jet-stream, la température décroît jusqu’à atteindre celle de la
tropopause. Lorsqu’on s’écarte de l’axe du jet vers le côté cyclonique à FL constant, la
température décroît rapidement si l’on vole au-dessous de l’axe et elle croît si l’on vole
au-dessus. Le facteur D : ∆ (Zv — Zp) décroît rapidement lorsqu’on s’écarte, à FL
constant, de l’axe du jet-stream vers le côté cyclonique.
LE JET-STREAM POLAIRE
Le jet-stream polaire naît de la juxtaposition de deux masses d’air quasi-stationnaires, l’une
d’air tropical et l’autre d’air polaire, dont la surface de séparation est appelée front polaire.
Le jet-stream polaire forme un tube aplati situé entre le FL 310 et le FL 410 et ayant
pour dimensions moyennes 2 000 à 4 000 km de longueur, 400 à 800 km de largeur et
4 à 8 km d’épaisseur.
Gradient vertical maximal de 3 à 5 km du niveau de l’axe. Les vents, plus forts audessus de l’axe qu’en dessous, atteignent la moitié de la force maximale de l’axe entre
4 et 5 km de part et d’autre de ce dernier.
Gradient horizontal maximal de 150 à 250 km de part et d’autre de l’axe à son
niveau. Les isotachs sont plus serrés côté cyclonique que côté anticyclonique.
La turbulence, le plus souvent de type CAT, est engendrée par le frottement et le
cisaillement des filets d’air voisins évoluant à des vitesses différentes. Elle est davantage
localisée sur le côté cyclonique et sur la face supérieure du jet.
COUPE TRANSVERSALE D’UN JET STREAM
LE JET-STREAM SUBTROPICAL
Contrairement au jet polaire qui reste très irrégulier et instable en latitude
(généralement entre 30°N et 70° N), le jet-stream subtropical garde une position
géographique très stable ainsi qu’une direction quasi-constante (entre les 225° et 285°).
Sa variabilité s’avère saisonnière et très marquée : inexistant en été, il est très bien
établi en hiver entre le 20° N et le 35° N au voisinage du FL 390. Durant sa période
d’activité, la vitesse moyenne du jet-stream subtropical est de l’ordre des 150 à 200 kt.
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CALCUL DE LA TROPOPAUSE
La tropopause est plus basse et plus chaude aux pôles et plus froide et plus haute à
l’équateur.
Exemple :
Nous avons à notre disposition les cartes
météorologiques suivantes :
• FL300 (300hPa)
• FL340 (250hPa)
• FL390 (200hPa)
Remarque : On appellera « pseudo ISA », la
température au niveau de vol considéré (FL) en
effectuant une décroissance de température de
2°C par 1000 ft depuis le niveau « 0 » (FL 0)
jusqu’au FL considéré.
1. Sur la carte FL 300 (300 hPa), on relève une
température de -45°C (pour une
température en ISA également de -45°C –
Pseudo ISA : -45°C).
2. Sur la carte FL 340 (250hPa), on relève une
température de -54°C (Pseudo ISA : - 53°C).
3. Sur la carte FL 390 (200hPa), on relève une
température de -57°C (Pseudo ISA : -63°C)
Sur un diagramme « FL » en fonction de la
température « T°C » [FL = f(T°C)], on tracera :
1. la courbe reliant les points relevés,
2. la courbe reliant les points « pseudo ISA ».
On notera à quel niveau apparaît l’écart de
température significatif « ∆T » (ici, au FL 390).
Si la température statique (réelle) est plus
chaude que la température « pseudo ISA »
calculée, la tropopause est au-dessous :
∆T = -63-(-57)= - 6°C
En utilisant la décroissance de température (2°C/1000 ft), ce « ∆T » de -6°C correspond à
« -3000 ft ». Ici, la tropopause est donc à :
39000 – 3000 = 36000 ft (FL 360).
3- Météorologie
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LA TURBULENCE EN CIEL CLAIR (CAT)
Voici quelques règles de base concernant la turbulence en ciel clair (CAT), valables
dans les courants jet-streams d’Ouest :
• Des jet-streams d’une force supérieure à 110 kt au niveau du corps peuvent avoir des
zones de forte turbulence et un important wind shear dans la tropopause ascendante
au-dessus du corps, dans le front du jet-stream sous le corps et sur le côté « basses
pressions ».
• Les jet-streams avec CAT et wind shear sont plus intenses au-dessus du relief et des
chaînes montagneuses qu’en plaine.
• Sur les cartes 300 hPa, si 2 isotachs de 20 kt sont espacés de moins de 60 NM, il
existe dans cette zone une très forte probabilité de CAT.
• La turbulence est liée à la variation verticale du vent. S’il existe une différence de plus de
5 kt pour 1 000 ft on doit s’attendre à de la CAT.Aussi, s’il existe une variation de plus
de 5 °C pour 2° de latitude au niveau des isothermes, on peut rencontrer de la CAT.
• Les jet-streams incurvés ont davantage de CAT au niveau des bords que les jetstreams ayant une trajectoire droite.
• Si de la CAT est rencontrée à proximité d’un jet-stream avec du vent parallèle (de
face ou arrière), un changement de niveau de vol peut parfois diminuer l’intensité de
la CAT ; en effet, les zones de turbulence s’allongent avec le vent.
• Si de la CAT est rencontrée avec du vent de travers, il n’est pas important de changer
de niveau de vol.Toutefois, si l’on souhaite traverser cette zone le plus vite possible,
il faudra soit descendre soit monter, après avoir observé la température extérieure
durant une minute ou deux. En effet, si la température augmente, il faut monter ;
inversement, si la température diminue, il faut descendre.
• Si les prévisions annoncent de la CAT dans votre position (pénétration d’une
tropopause ascendante), observer l’indicateur de température : la température la plus
basse annonce l’entrée dans la tropopause. La turbulence sera plus importante dans
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