L`effet de Foehn

Pauline Bertrand
Dimitri Couturier
Benoit Vogelsinger
L'effet de Foehn

Table des matières
Introduction :................................................................................................................................3
I. Présentation du phénomène................................................................................................4
1) Mécanisme.....................................................................................................................4
2) Parcours d'une parcelle d'air à l'aide d'un émagramme..................................................5
II. Étude climatologique de l'effet de fœhn...............................................................................8
1) Étude de la température ..............................................................................................10
2) Étude du vent................................................................................................................11
3) Étude de l'humidité.......................................................................................................13
4) Étude de l'effet fœhn d'un point de vue atmosphérique................................................15
III. Approche écoulement à surface libre ..............................................................................16
1) Mise en équations du problème ...................................................................................16
2) Exemple de Brooke Range (Alaska) :...........................................................................18
Conclusion ................................................................................................................................19
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Introduction :
Afin d'illustrer le cours de Météorologie et d'utiliser les différents outils appris en cours,
nous avons décider d'étudier l'effet de Fœhn. L'effet de Fœhn est un phénomène
météorologique qui a lieu principalement dans les hautes montagnes. Cependant, cet
événement peut aussi se produire à partir d'altitudes plus raisonnables comme entre 500
et 600 mètres .D'un point de vue descriptif, il s'agit d'un vent froid et humide qui devient
chaud et sec au passage d'un relief. Les conséquences d'un vent de fœhn peuvent être
désastreuses puisqu'il peut générer des vents allant jusqu'à 150 km/h au sol. Notre
objectif ici, n'est pas de dresser un descriptif complet du phénomène, mais plutôt de
mettre « en relief » les grands mécanismes expliquant la naissance de cet événement.
Dans un premier temps nous présenterons de manière générale le phénomène. Puis,
dans une deuxième partie, étudierons plus particulièrement le week end du 24 décembre
2009 où un réchauffement du à l'effet de fœhn a été observé. Enfin, nous supposerons
l'atmosphère comme étant un fluide à surface libre et étudierons son comportement au
passage d'un obstacle.
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I. Présentation du phénomène
1) Mécanisme
Comme dit en introduction, il s'agit d'un flux d'air chaud et sec assez rapide qui souffle
en aval d'une chaîne de montagne. L'effet de Fœhn est donc provoqué par un relief
(Pyrénées, Jura, Massif Central, Alpes) qui fait obstacle à des vents qui viennent la frapper
perpendiculairement. La masse d’air est alors contrainte de s’élever. C’est le phénomène
d’ascendance. Il se forme alors une masse nuageuse au dessus du versant au vent.
Après le passage de l’obstacle la masse d’air descend le long du versant sous le vent et
se réchauffe. Ceci est le phénomène de subsidence. Le réchauffement provoque la
dissipation des nuages.
Plus précisément, lors de la rencontre de l’obstacle, l’air atteint des zones de moindre
pression et il s’opère un refroidissement adiabatique d’environ 1°C par 100m.
Cependant, la formation des nuages par ascendance provoque fréquemment des
précipitations et pendant ce temps la vitesse de refroidissement adiabatique est plus lente,
0,5°C par 100m.
L’air se trouve alors asséché au niveau de la crête. Après le passage de l’obstacle, l’air
sec redescend le long du versant sous le vent et se réchauffe de même d’1°C par 100m.
Ainsi le nuage s’évapore et il se forme une zone de « beau temps ». Par conséquent le
refroidissement s’effectue plus lentement que le réchauffement. Il semble donc normal
qu’à altitude égale, de part et d’autre du relief, des températures différentes soient
observables.
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Principe de l'effet de foehn

2) Parcours d'une parcelle d'air à l'aide d'un émagramme
Considérons une particule P située à 1000 hPa de température T=13°C et de rapport
de mélange r= 4 g/Kg.
La température du point de rosée, Tr, est obtenue en suivant la courbe de rapport de
mélange saturant jusqu'à l'altitude 1000 hPa. D'où Tr = 0,5°C
La parcelle d'air est soulevée de manière adiabatique en suivant ainsi la courbe d'iso-
potentiel,
A l'intersection entre la courbe d'iso-potentiel et la courbe de rapport de mélange
saturant de la particule, nous avons le niveau de condensation de la particule matérialisée
par le point C de coordonnées (845 hPa ; -2°C). Au-delà de ce point, la parcelle d'air
continue de s'élever de manière pseudo-adiabatique (la parcelle d'air suit la courbe de
transformation pseudo-adiabatique) jusqu'à l'altitude 550 hPa (environ 4800m soit l'altitude
du Mont Blanc).
La parcelle d'air au point B de coordonnées (550hPa ; -23,5°C) a pour rapport de
mélange r=0,9 g/Kg : la masse d'eau condensée par kilogramme d'air sec au cours de
l'ascension, m(eau), est donc m(eau) = 4-0,9=3,1 g/Kg.
Toute l'eau condensée précipite et la parcelle d'air redescend à son niveau initial en
subissant une compression adiabatique: la température de la parcelle d'air à 1000 hPa est
alors T(finale)=23°C.
On observe donc une différence de température de 10°C entre les deux versants de la
montagne.
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