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Météorologie élémentaire

F16 au-dessus d'un banc d'altocumulus au coucher du Soleil. Image corrigée numériquement.

Les nuages : aspects opérationnels (I)

L'aspect des nuages en vol diffère quelque peu de l'image qu'ils donnent vus du sol. En effet vu du sol tous les nuages semblent écraser dans une même couche et il est parfois difficile pour un oeil non exercé de distinguer les différentes couches nuageuses.

Un banc de stratocumulus par exemple peut paraître lisse et très stable vu du sol alors que vu d'altitude sa partie supérieure peut bourgeonner et finalement s'avérer très instable.

Aussi la seule méthode pour y voir clair est soit de demander un rapport météo au prochain pilote prêt à décoller ou d'effectuer soi-même un vol en avion.

Si vous avez la chance de pouvoir observer les nuages d'un avion (lors d'un vol long courrier ou durant un vol privé), voici les aspects opérationnels qu'il convient d'observer dans le cadre d'une étude météorologique.

Rappel des différentes couches nuageuses:

- Etage supérieur (nuages élevés) : cirrus (Ci), cirrostratus (Cs), cirrocumulus (Cc)

- Etage moyen (nuages moyens) : altostratus (As), altocumulus (Ac)

- Etage inférieur (nuages bas) : stratus (St), stratocumulus (Sc), cumulus (Cu)

complétés par le nimbostratus (Ns) et le cumulonimbus (Cb) qui peuvent s'étendre à travers les 3 étages. Le premier est considéré comme un nuage de l'étage moyen, le second comme un nuage bas.

Les nuages supérieurs

Situés au-dessus de 4800 m (16000 pieds) ces nuages sont généralement minces et n'intéressent que les opérations en haute altitude. Ils indiquent la possibilité de formation de traînées de condensation (contrails) à ce niveau en dehors des nuages et constituent souvent les signes avant-coureurs d'une zone de mauvais temps. En fonction de la disposition des fronts et de la circulation générale ils peuvent également signaler la présence d'un jet stream.

Distribution schématique des différents types de nuages en fonction de l'altitude.

Les nuages moyens

Situés entre 2000 et 7000 m (6500 et 23000 pieds), ces nuages peuvent se présenter sous forme brisée ou continue. Plusieurs couches superposées peuvent exister simultanément.

Généralement, les conditions de vol y sont bonnes; ils sont, pour les avions de chasse, propices aux manoeuvres surprises mais doivent être évités par les avions de tourisme.Ces nuages entraînent fréquemment le givrage de l'appareil, particulièrement du pare-brise. Ils constituent un second avertissement de l'approche d'une zone de mauvais temps surtout si l'épaisseur est importante et si l'altitude de la base décroît rapidement. Il est donc préférable de voler soit au-dessus soit en-dessous des altostratus épais afin d'éviter le vol à travers des nuages frontaux.

Les nuages bas

Situés en-dessous de 2000 m (6500 pieds) si ces nuages ne donnent lieu à aucune précipitation, il est peu probable qu'ils présentent une extension verticale supérieure à 1500 m (5000 pieds).

Si le sommet du nuage se présente sous forme unie, le vol à l'intérieur sera généralement peu turbulent; si le sommet du nuage est bourgeonnant et présente une forme bosselée, l'intérieur du nuage peut être turbulent. Dans ce cas il est conseillé de l'éviter. Si la température est comprise entre 0°C et -7°C dans la couche nuageuse, un givrage très dangereux peut s'y manifester. Si l'altitude du sommet est inférieure à 1000 m (3000 pieds), la base du nuage peut se trouver au sol (brouillard) ou à proximité de ce dernier.

Les nuages cumuliformes

Les petits cumulus humilis ont une faible extension verticale et ne présentent aucune difficulté particulière. Le vol y est peu agité et la formation de glace y est générale minime, la durée de traversée étant très courte. La visibilité est souvent médiocre à l'intérieur du nuage. En opérations, ne comptez jamais sur ces nuages pour obtenir une couverture efficace même lorsqu'ils sont très serrés et qu'ils forment une couche presque continue; ils possèdent la fâcheuse particularité de s'écarter les uns des autres au moment précis où le pilote désire s'y dissimuler. Ils sont en revanche très intéressants en vol à voile du fait qu'ils mettent en évidence les thermiques.

A voir sur ce site : Tourisme et balades

Galerie "Flight over Europe"

de gauche à droite, cumulus sur les contreforts des Alpes; cumulus, stratocumulus et nappe d'altocumulus au-dessus de l'océan; couches denses de stratocumus et d'altocumulus. Documents Jean-Frédéric Fuchs, Robert Schoenbeck et Goodfon.

Les gros cumulus congestus et les cumulonimbus engendrent des averses locales. Il est préférable de les éviter; ces nuages sont très denses et la turbulence peut y être sévère. Le givrage peut y être important et il est très difficile de les traverser en vol de formation. Ils peuvent aisément être localisés et évités de jour comme de nuit.

Ces nuages existent parfois sur de très grandes superficies. Leur extension verticale peut varier de 600-1000 m jusqu'à plus de 22500 m (2-3000 à 75000 pieds) dans les régions tropicales et équatoriales. Ils caractérisent les masses d'air instable et humide et sont le siège de mouvements verticaux importants. Le vol aux instruments y est très difficile du fait de la turbulence; le givrage peut y être très dangereux. Les décharges électriques peuvent dérégler tous les instruments et équipements électriques et électroniques et éblouir le pilote. Bref, ces nuages présentent les conditions de vol les plus mauvaises.

La présence d'un nuage d'orage à proximité de l'avion peut être détectée en observant les phénomènes suivants :

- Bourdonnement et interférence sur l'intercom

- Nombreux parasites sur la radio VHF

- Averses fortes et soudaines de pluie, de neige ou de grêle.

En raison de leur extension verticale importante, les nuages d'orage peuvent être repérés à plus de 80 km de distance. Dès cet instant déroutez-vous. Il en va de votre sécurité et/ou de celle de vos passagers.

Cumulonimbus capillatus incus photographié par  Emmanuel Tailliet au-dessus du Colorado. L'enclume s'étend sous la tropopause vers 50000 pieds.

Les cumulonimbus orographiques

Le vol dans les nuages de type "cumulus" ou "cumulonimbus" au-dessus des régions montagneuses doit être soigneusement préparé pour les raisons suivantes :

- les cumulonimbus ont tendance à devenir plus actifs au-dessus du relief,

- de forts courants descendants peuvent être rencontrés sous le vent de la montagne

- la turbulence est généralement plus forte au-dessus d'une région accidentée,

- sous le vent des chaînes de montagnes, surtout lorsque le vent est fort, la pression peut-être très basse, faussant les indications de l'altimètre

- les orages ont une intensité accrue.

Pourquoi éviter le vol dans les cumulonimbus ?

Ne vous risquez jamais à voler dans un cumulonimbus ! Par le passé, il est arrivé que des pilotes aient été contraints de les traverser. Les uns ne sont jamais ressortis tant la turbulence était sévère (shearing dans le plan vertical) et les orages violents, tandis que les plus chanceux sont rentrés à leur base avec des trous dans les ailes et le fuselage provoqués par des grêlons.

Basé sur une expérience vécue, voici ce qui risque probablement d'arriver à votre avion (en l'occurrence un T-33) si vous traversez un cumulonimbus à 210 noeuds à 20000 pieds, soit au deux-tiers de son extension verticale :

- une turbulence sévère

- des éclairs nombreux et des orages forts

- 5 cm de givrage sur les bords d'attaque

- des grêlons de la taille d'une noix

- les entrées d'air martelées et percées par endroit

- le tip-tank bosselé bien que couvert d'une couche de glace

- les lampes de positions cassées

- Aucun ennui de moteur (température et puissance normales)

A consulter : Phénomènes associés aux orages, aspects opérationnels

Les nuages : description vus d'avion

Les photographies présentées dans les pages qui suivent ont toutes été réalisées par des amateurs dont le regard a été attiré par des formations nuageuses inhabituelles. La plupart des photographies ont été réalisées à des distances supérieures à 500 m. Il est inutile en effet d'essayer d'obtenir des photographies plus rapprochées des nuages, qui seraient peut-être plus détaillées, car de toutes façon observés au plus près tous ressemblent à un voile de brume ou de brouillard plus ou moins dense. Il faut respecter une certaine distance pour que la consistance et la luminosité de la formation soient apparentes.

Les cirrus

A l'intérieur du nuage : Etant constitué presque exclusivement de cristaux de glace, l'observateur peut souvent voir le miroitement de ces cristaux dans la lumière solaire. Les phénomènes de halo, lorsqu'ils existent, se limitent généralement au petit halo.

Cirrus uncinus près de Portland et voiles de cirrus spissatus au-dessus des Grands Lacs. Documents Mike Bosse et Robert Harrington.

Au-dessus des nuages : Vus du dessus, les cirrus, en plein jour, sont toujours d'un blanc éclatant. Les cirrus minces peuvent présenter un aspect analogue à la surface supérieure d'une couche de brume sèche; les cirrus denses ont un aspect plus ou moins laiteux. Au travers des cirrus, il est souvent possible de voir des nuages situés à des niveaux inférieurs ou d'apercevoir le sol. Il est souvent possible de voir, autour de l'ombre de l'aéronef, une petite zone légèrement plus brillante que le reste du nuage.

A gauche et au centre, deux aspects des cirrus uncinus, à droite cirrus fibratus. Documents Bernhard Mühr et T.Lombry.

Les cirrostratus

A l'intérieur du nuage : Le cirrostratus est assez fréquemment composé de plusieurs voiles superposés. La structure cristalline de ses particules constitutives est souvent mise en évidence par leur miroitement dans la lumière solaire. Toutes les variétés de phénomènes de halo peuvent y être observées. Dans la région intérieure du nuage, notamment au voisinage de sa base, une turbulence faible peut être observée

Au-dessus des nuages : Vu de dessus, le cirrostratus a un aspect sensiblement identique à celui des cirrus, mais le cirrostratus recouvre d'une façon continue une plus grande étendue. Sa surface supérieure peut être nettement délimitée et plate, ou floue avec des parties bourgeonnantes ressemblant à des éléments de cirrocumulus. Le sol, habituellement visible au travers d'un voile mince de cirrostratus, est à peine discernable au travers d'un voile épais. Il est possible d'observer l'image du Soleil sur le cirrostratus, mais les autres phénomènes de halo sont rares.

Cirrostratus au-dessus d'une couche de cumulus et cirrus avec des traînées de condensations. Documens Hurricane Hunters et Webshots.

Prochain chapitre

Les cirrocumulus, altostratus, altocumulus

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