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Météorologie élémentaire
Classification des types de givrage (II) A condition que l'air soit humide, pas trop froid, et que le ciel soit clair, on peut assister à la formation de glace sur les appareils. En fonction de leur aspect extérieur, on classe généralement les différents types de givrage (icing) en 3 catégories : 1. La gelée blanche (white or hoar frost) C'est un dépôt de glace, d'aspect cristallin, présentant le plus souvent la forme d'écailles, d'aiguilles, de plumes ou d'éventails. Cette pellicule se dépose sur les plans et la verrière des appareils. Elle est formée par la transformation directe de la vapeur d'eau en glace (condensation vers la phase solide). La gelée blanche peut se rencontrer : - Au sol. Un avion parqué à l'expérieur peut, tout comme la surface du sol, se recouvrir d'une mince pellicule de givre suite à l'émission de rayonnement infrarouge vers le ciel clair. Ce phénomène dépend du mode de refroidissement de la surface. Ce dépôt se produit dans de l'air calme (vent nul) à température négative et amené à saturation par rayonnement nocturne, ou suite au passage d'air chaud et humide sur un sol plus froid. Notons que si on isole une surface de son entourage et qu'on la protège du vent, le refroidissement peut atteindre jusqu'à 40 degrés (dans les montagnes du Chili, à 4000 m d'altitude) par ciel clair et temps sec. (Merci à J-M. Suter pour cette information). Ce type de givrage ne présente pas un danger sérieux. Il faut cependant veiller à le faire disparaître avant le décollage car il prédispose à la formation de givrage plus dangereux. De même d'ailleurs qu'une couche de neige, aussi mince soit-elle, sur les ailes de l'avion. Ne jamais croire que cette neige pourrait fondre ou être expulsée par le déplacement de l'avion; - En vol. Au cours d'une descente rapide, l'avion très froid provoque la sublimation de la vapeur d'eau contenue dans les couches d'air humide qu'il traverse. Ce phénomène se produit par ciel clair. On peut en général supprimer ce givrage en remontant par palier de 4 minutes.
Documents Cameraeye et Elfqueenz. 2. Le givre blanc ou opaque (rime ice) C'est un dépôt de glace constitué par des granules plus ou moins séparés par des inclusions d'air, orné parfois de ramifications cristallines. Ce dépôt est opaque et friable, identique au celui de la glace que l'on peut observer en hiver sous du stratus, sur les arbres, les fils suspendus, etc.
Ce type de givrage s'observe lorsque les gouttelettes rencontrées se solidifient complètement et instantanément (température très basse et très petites gouttelettes d'eau surfondue). Des prismes d'air enfermés entre les cristaux de glace rendent la glace opaque en raison de la présence de grosses gouttes gelées d'un diamètre de 0.5 à 1 mm. Les nuages dans lesquels on peut rencontrer du givre opaque sont : - les stratus, - les stratocumulus stables, - l'altostratus mince, - les cumulus de beau temps. Ce type de givrage est en général très peu dangereux. Etant donné que le givre opaque adhère faiblement aux surfaces, tous les dégivreurs, même les plus primitifs, parviennent à l'éliminer. 3. Le givre dur transparent ou verglas (clear ice ou glaze) Il s'agit d'un dépôt de glace généralement homogène et transparent, d'aspect vitreux et lisse provenant de la congélation de goutelettes de bruine ou de gouttes de pluie, en surfusion, sur les objets dont la surface est à une température inférieure à 0°C ou très peu supérieure. Cette pellicule, qui peut atteindre plusieurs centimètres d'épaisseur, adhère fortement à la surface de l'appareil sur lequel elle se dépose et peut s'étendre horizontalement loin de son point de chute, surtout sur le nez, le cockpit et les ailes.
Ce type de givrage se forme lorsque les gouttelettes se transforment en glace, mais du fait de la chaleur latente dégagée durant ce processus elles s'étalent avant de se solidifier complètement. Comme les gouttes éclatent en s'étalant aucun prisme d'air ne peut être emprisonné et la glace devient transparente. Ce dépôt de glace épouse progressivement le profil des appareils et on a pu parfois observer la formation de filets de glace derrière les bords de fuite des ailes et de l'empennage. Les nuages dans lesquels on peut rencontrer du givre dur transparent sont : - les nuages des systèmes frontaux (têtes de cu et cb en formation), - l'altocumulus bourgeonnant, - l'altostratus épais, - le statocumulus instable. Remarque Bien sûr, cette classification est théorique et en pratique on peut observer tous les cas intermédiaires. De plus, le type de givrage dépendant de la dimension des gouttelettes d'eau en surfusion, différents types de givrage peuvent être observés à l'intérieur d'un même nuage. On a même pu observer au même moment et dans un même nuage, la formation de givre opaque et de givre transparent. Températures favorables à la formation du givrage Des nombreuses observations effectuées à ce jour, il ressort que le givrage se produit le plus fréquemment entre 0° et -15°C; cette dernière limite n'étant pas absolue puisqu'on a déjà pu observer du givrage dans les nuages instables jusqu'à -35°C exceptionnellement, et couramment à des températures de l'ordre de -20, -25°C. De toute manière, la zone du givrage le plus fréquent et le plus dangereux se situe entre l'isotherme 0° et celui -15°C. Ceci explique l'utilité de mentionner sur les cartes d'altitude les isothermes 0°C et -10°C. Il est assez difficile de fixer la limite de température en dessous de laquelle aucun givrage ne peut plus se produire; en général on ne rencontrera plus aucun givrage à des température inférieures à -40°C. Les zones de givrage Quatre facteurs sont importants pour la détermination des zones de givrage : 1. L'altitude de l'isotherme 0°C. Le givrage commence dans les nuages à une altitude légèrement supérieure à l'altitude de l'isotherme 0°C; toutefois, le givrage des carburateurs commence à des températures nettement positives comme nous le verrons plus loin. Ne perdez pas de vue les inversions de température éventuelles; elles peuvent avoir une importance considérable en hiver pour les décollages ou les atterrissages à travers une couche de stratus ou de brume épaisse. Une conséquence importante du soulèvement d'une masse d'air sur un relief consiste en un abaissement de l'isotherme 0°C au-dessus du sommet. En effet, le soulèvement entraîne un refroidissement adiabatique qui est généralement supérieur au gradient vertical réel de température dans la masse d'air. Ce phénomène est, dans la plupart des cas, amplifié par le rayonnement du sommet, surtout s'il est couvert de neige.
2. Caractère de stabilité des nuages rencontrés Les gouttelettes d'eau formant les nuages instables sont beaucoup plus grosses que celles formant les nuages stables; le givrage y est donc plus dangereux. 3. Position du trajet par rapport aux perturbations Nous en reparlerons en détail dans un instant lorsque nous aborderons la question du givrage dans les nuages frontaux. 4. Précipitations rencontrées Givrage très sévère par verglas dans la pluie en surfusion. Les grains de glace n'entraînent aucun givrage. Givrage très sévère et très dangereux dans la pluie et neige mêlées (sleet). Les nuages associés au givrage On classe habituellement le givrage soit en fonction de la classification des nuages soit selon le type de front auquel ils se rapportent. A. Classification des givrages
B. Classification par genre de nuages - Nuages supérieurs : Ci, Cs, Cc Pas de givrage car ces nuages sont composés de cristaux de glace. - Nuages moyens : As, Ac, Ns Givrage modéré en général, peut-être sévère dans les Ns. - Nuages inférieurs : St, Sc Toutes les intensités de givrage peuvent se rencontrer dans ces nuages en fonction des températures et des dimensions des gouttelettes d'eau qui forment ces nuages. - Nuages à développement vertical : Cu, Cb Le givrage y est sévère surtout au moment de leur formation. Les gouttelettes qui forment ces nuages ont un diamètre relativement grand. C. Classification en fonction des fronts - Front froid : givrage très sévère en général dans les cumulonimbus et les nimbostratus; faible à modéré ailleurs.
- Front chaud : givrage modéré à sévère dans le nimbostratus et altostratus; givrage très sévère (verglas) dans la pluie surfondue et dans le "sleet" éventuel. La zone dangereuse peut atteindre l'altitude de 20000 pieds. - Occlusion : la zone de givrage se déduit aisément des températures des masses d'air en présence et du type de nuage et des précipitations.
Troisième partie Prévision de l'intensité du givrage et aspects opérationnels
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