Le Vent » Foehn, Doppler

« Le Vent »
Foehn, Doppler
GENERALITES :
Définition du vent : (au sens climatologie) c’est un des principaux paramètres qui permettent
de caractériser le temps et le climat, au même titre que la pression, la température, l’humidité,
précipitations, et rayonnement. Il joue un rôle majeur dans des domaines aussi divers que le
transport des polluants atmosphériques, l’évaporation, la génération des vagues et des surcotes
marines, la température ressentie par le corps humain, etc. Il constitue une source. d’énergie
renouvelable importante.
Pourquoi le vent souffle ? Raison principale, les transferts d’énergie : à l’échelle globale,
sous l’effet du soleil, moteur de l’atmosphère, l’air se met en mouvement. Trop de chaleur
sous les tropiques, pas assez en région polaire, l’atmosphère se met en mouvement pour
trouver un état d’équilibre à énergie minimale. Il n’existe pas de région sans vent, ne serait-ce
qu’en raison de l’échauffement diurne.
Le Jet Stream se forme en grande partie à cause de la rotation de la Terre. Ces courants Jet
sont un couloir de vent à grande échelle, quand il se perturbe, cela se passe un peu comme un
fleuve avec des méandres et des rapides qui, dans l’atmosphère, deviendront les principaux
lieux de formation des perturbations. Le Jet Stream détermine la structure des dépressions
des latitudes tempérées.
Les rafales orageuses : Orages et Tempêtes sont, à nos latitudes, les principaux générateurs
de vents violents. La rafale d’orage provient à la fois de la chute des précipitations dans le
Cumulonimbus, mais aussi de l’évaporation des précipitations dans ce nuage. En effet
l’évaporation, pendant la chute, des précipitations liquides ou solides provoque un
refroidissement qui va accélérer la chute. Et lorsque ce courant (plus ou moins vertical) arrive
au sol, il est contraint de s’étaler et produit les vents forts et la chute des températures. Ce
phénomène est appelé « Courant de Densité ». Lors d’orages en ligne, les courants de densité
s’organisent aussi en ligne appelée ligne de grain.
LA MESURE DU VENT :
La composante horizontale est largement prépondérante sur la composante verticale. La
plupart des moyens de mesure se limite au vent horizontal.
ANEMOMETRES : avec girouettes, installés à 10 m de hauteur dans un lieu dégagé, éloigné
d’au moins 10 fois la hauteur des obstacles environnants. Ces conditions sont très
contraignantes, mais c’est le seul moyen permettant une mesure avec une incertitude de 10%.
Pour caractériser la représentativité locale d’un site, Météo-France a défini une classification
de site, permettant de relâcher ces contraintes de dégagement, tout en avertissant l’usager de
la qualité des données.
ULTRASONS : des capteurs mesurent la vitesse du son dans un sens, puis dans le sens
opposé. Pas de pièces en mouvement comme pour un anémomètre. Ces capteurs sont de plus
en plus répandus. Certains modèles permettent de mesurer la composante verticale du vent,
utile pour l’étude de la turbulence et la dispersion de polluants.
TUBES DE PITOT : constitué de 2 tubes coudés perpendiculairement. L’un des deux tubes,
le vertical mesure la pression ambiante (pression statique) ; l’autre horizontal dans le sens de
l’écoulement mesure la pression totale, somme de la pression statique + pression dynamique
liée à l’écoulement. C’est par la différence de ces 2 pressions qu’on peut en déduire une force
de vent. Ce principe est très utilisé en aéronautique pour connaître la vitesse de déplacement
d’un avion.
MESURES PAR TELEDETECTION :
Le procédé DOPPLER : principe : une cible mobile (gouttelette) retourne un signal radar
dont la fréquence dépend de son mouvement par rapport à l’émetteur. La mesure de cette
variation de fréquence du signal radar permet d’en déduire un vent.
> Fonction DOPPLER ajouté sur certains radars.
> Radar profileur de vent au sol qui permet d’effectuer un profil vertical du vent.
> LIDAR vent spatial (satellite équipé d’un laser Doppler). Les cibles utilisées seront les
aérosols dans les basses couches de l’atmosphère, les molécules au dessus, jusqu’à 25 km
d’altitude. C’est un satellite à orbite polaire à 400 km d’altitude, qui permettra d’effectuer des
profils de vent verticaux. Un LIDAR peut être aussi embarqué sur un avion.
Instrument sur le satellite METOP : ASCAT. Advanced Scatterometer
Diffusiomètre pour la mesure des vents à la surface de la mer (vitesse et direction). Ascat
délivre des mesures le long de deux fauchées de 500 km de large, de part et d’autre de sa
trace, à raison d’une mesure tous les 12,5 km.
- La mesure de vent est difficile dans les CYCLONES : les avions chasseurs de cyclone
larguent des DROP-SONDES GPS qui donnent des profils de vent jusqu’à la surface.
Procédé Doppler terrestre ou aéroporté également utilisé. Projet également d’utiliser le
Doppler satellite (satellite QuikScat). Pour la mesure au sol d’un cyclone qui passe sur une
station de mesure, le système anémomètre girouette classique est endommagé à partir d’un
certain seuil de vent. Des instruments du type TUBES DE PITOT sont mieux adaptés à la
mesure de vents cycloniques.
LA NOUVELLE EXPLICATION DE L’EFFET DE FOEHN :
- Les récents progrès en modélisation ont confirmé que dans la majorité des cas, l’air du
Foehn provient d’une altitude proche de la crête de la montagne. Le Foehn est donc formé par
de l’air d’altitude subissant une descente forcée, et qui se réchauffe de façon adiabatique
durant sa descente. Réchauffement de 1° par 100 m (soit 15° pour un air qui descend de 2500
m à 1000 m).
- Explication de la descente forcée de l’air d’altitude : le massif montagneux est un obstacle à
la circulation générale, surtout si le vent est fort et perpendiculaire à la chaine montagneuse.
La présence de la montagne génère des ondes de gravité dites ondes de relief. Le flux de
basses couches reste bloqué à l’amont du relief ou éventuellement s’écoule dans une
circulation parallèle au relief. La barrière montagneuse exerce sur l’atmosphère une force qui
se traduit par une différence de pression entre l’amont (Pression +) et l’aval (Pression -). Et
c’est bien souvent l’air originaire d’une altitude proche du sommet de la montagne qui vient
combler le « trou » créé à l’aval (sous le vent du relief). En fonction de l’ampleur des ondes
de relief (dépendant du massif, force et orientation des vents), l’air chaud et turbulent ne
descend pas forcément jusqu’au fond de la vallée : en hiver si une pellicule d’air froid stagne
au fond de la vallée, le Foehn ne pourra ou tardera à l’évacuer. Ce n’est que lorsque la
pellicule d’air froid est balayée que l’on observe une brusque remontée des températures.
FOEHN, L’ANCIENNE EXPLICATION :
.
Sur le versant « au vent », c’est-à-dire en amont, les masses d’air subissent une ascendance
forcée ; celle-ci provoque une chute de température et de la condensation.
Sur le versant « sous le vent », elles subissent une descente forcée, ayant pour conséquence
une élévation de température, une élévation de la base des nuages ou la disparition plus ou
moins complète de ceux-ci.
Cette élévation de température accompagnée d’une diminution d’humidité relative et de
modifications dans les masses nuageuses constitue l’effet de Foëhn. Il est plus ou moins
marqué en fonction de l’intensité du vent ainsi que de la hauteur et dimensions de la chaîne de
montagne.
Cette ancienne explication a été contredite,
1. parce qu’il existe des cas de Foehn sans condensation. Lorsqu’il n’a pas plu, comment
expliquer que l’air soit plus chaud en aval alors qu’il possède la même humidité qu’en
amont ?
2. parce qu’on observe parfois des nuages en amont comme en aval,
3. par des observations incohérentes : l’air en aval devrait être instable, ce qui n’est jamais
observé
EN SAVOIR PLUS :
L’Effet de Foëhn : explication du site meteo.fr
http://www.meteo.fr/meteonet/decouvr/a-z/html/905_curieux.htm