Travaux Pratiques Encadrés
Avancées scientifiques et réalisations techniques
En quoi le nuage d'orage est-il dangereux pour un avion ?
La prévision des orages
Ils existent plusieurs moyens qui permettent de prévoir, ou d'observer l'apparition d'un cumulonimbus. Voici les principaux outils utilisés par les météorologues pendant leurs travaux.
1) Le satellite permet aujourd'hui de localiser les masses nuageuses et de suivre leur évolution et leur déplacement (perturbation, cyclone, système orageux...). Ils sont équipés à bord de radiomètres qui mesurent le rayonnement arrivant au satellite et provenant d'un élément de la surface et de l'atmosphère terrestres. Le radiomètre pour la mesure du rayonnement possède plusieurs canaux visible, infra rouge, vapeur d'eau...correspondant chacun à une bande particulière de longueurs d'onde électromagnétiques. L'exploitation des résultats dans les différents canaux permet par complémentarité de définir les différents types de nuages observés.
2) Le radar météorologique permet de localiser les précipitations associées aux systèmes nuageux et de mesurer leur intensité en temps réel. Il mesure une réflectivité, fraction de l'onde émise par le radar rétrodiffusée par les gouttes d'eau ou cristaux de glace constituant le nuage. Les fractions du signal rétrodiffusé les plus fortes correspondent en général à la présence de cumulonimbus et permettent d'y déceler la présence ou l'absence grêle. Aujourd'hui, les radars fournissent également, en exploitant l'effet doppler, des informations sur le vent en altitude dans les zones précipitantes et permet d'appréhender d'éventuels cisaillements de vent.
3) Le capteur de détection de foudre mesure un champ électrique. Lorsque l'éclair se produit, le courant électrique génère une impulsion électromagnétique qui se propage dans toutes les directions. La mesure de la direction et/ou du temps d'arrivée du signal incident analysé par plusieurs capteurs permet d'en localiser la source avec une bonne précision par des techniques comme la triangulation, la différence de temps d'arrivée ou la combinaison des deux.
4) D'autres capteurs arrivent sur le marché comme des profileurs de vent. Ceux-ci cherchent à détecter les cisaillements de vent particulièrement dangereux pour les avions en phase d'approche ou décollage. Leur principe de mesure repose sur l'effet doppler, où le capteur analyse l'écho (retour) d'une impulsion sonore émise par une large antenne vers le ciel et dont la fréquence varie selon la vitesse des masses d'air traversées.
5) La modélisation permet d'appréhender le caractère instable de la masse d'air.
Tous les phénomènes prévus peuvent être décrit sous différents supports. Quand un pilote prépare son vol, il a sous la main tout un dossier météo qui rassemble ces différentes informations. Il connaît alors la force et la direction des vents grâce à des cartes. D'autres sont destinées à décrire les conditions météorologiques sur différentes échelles.
Une de ces cartes : la carte TEMSI, est décrite plus précisément ci-dessous.
Carte TEMSI (carte du temps significatif)
Ce sont des cartes de prévisions météorologiques sur une zone géographique donnée, valide pour une heure fixe. Elles prennent en compte les principales masses nuageuses, les vents (courants jets) et les principaux phénomènes météorologiques. Elles indiquent également la pression au niveau de la mer, l’altitude de l’isotherme 0°C et l’altitude de la tropopause.
Toutes ces informations sont codées sur la carte grâce à des symboles :
Certainement l'information la plus importante pour déchiffrer une carte TEMSI, les lignes festonnées correspondent aux limites des zones du temps significatif. C'est-à-dire qu'à l'intérieur de ces zones, les conditions météorologiques sont semblables.
Abréviations de la quantité de nuages :
ISOL : Isolés
OCNL : Occasionnels
FRQ : Fréquents
EMBD : Noyés dans la masse de nuages
Abréviation des nuages :
Stratus ST, Cirro-stratus CS, Altostratus AS, Strato-cumulus SC, Nimbo-stratus NS
Cumulus CU, Cirro-cumulus CC, Altocumulus AC, Cumulo-nimbus CB
Cirrus CI
Quantité de nuage :
- SKC=ciel clair
- FEW=peu 1 à 2/8eme du ciel avec des nuages
- SCT=épars de 3 à 4/8eme du ciel avec des nuages
- BKN=fragmenté de 5 à 7/8eme du ciel avec des nuages
- OVC=couvert 8/8eme du ciel avec des nuages
- LYR=en couches
Cette page correspond aux phénomènes météorologiques représentés sur une carte TEMSI. Celui qui nous intéresse le plus dans le cadre de notre TPE est l'orage bien entendu.
En répertoriant efficacement les orages, ces cartes permettent au pilote de prendre en compte la position des orages sur sa route et ainsi de les éviter. Il faut noter que le symbole orage indique qu'il y a également la présence de tous les phénomènes associés : turbulence forte, givrage, précipitations.
Voici un exemple de carte TEMSI datant du 2 juillet 2010.
On peut y voir quatre zones festonnées où des orages sont prévus. Comme nous l'indique l'information "EMBD", les cumulonimbus formés seront tous noyés dans la masse nuageuse.
Fig. 6
Dans leur dossier de vol, les pilotes reçoivent aussi des messages météorologiques qui eux se rapportent aux terrains d'aviation. Ils font l'objet de la page suivante.