TURBULENCE
L'atmosphère parfaitement calme n'existe pratiquement pas, et les aéronefs sont la plupart du temps
confrontés à la turbulence. La turbulence est une discontinuité dans l'écoulement de l'air,
(donc pour qu'il y ait turbulence il faut un mouvement d'air, horizontal ou vertical) et est perçue
comme un désordre de l'atmosphère.
Ces mouvements sont bien gênants pour le vol, mais il est impossible de les étudier in situ, aussi nous
nous contenterons d'analyser les turbulences par leurs deux grandes familles : la turbulence d'obstacle
et la turbulence de cisaillement. Le but est bien entendu de tenter de les prévoir et de les localiser
dans l'espace afin de mieux les éviter.
La turbulence d'obstacle :
Elle naît de la rencontre du vent et d'un obstacle qui va le forcer à changer de direction,. Son intensité
va être proportionnelle à la force du vent, et dépendre de la forme de l'obstacle : plus celui-ci formera
barrière, plus elle sera forte.
De plus, il est capital de distinguer la zone au vent (du côté d'où vient le vent) et la zone sous le
vent.En effet, les turbulences du côté au vent n'auront lieu qu'en cas de discontinuité du relief, et
seulement dans la proximité de celui-ci.
Par contre, sous le vent, la turbulence sera beaucoup plus intense et peut aller jusqu'à une distance de
dix fois la hauteur de l'obstacle en aval d'un vent fort.
Il existe une autre forme de turbulence d'obstacle, qu'il est même possible de rencontrer sans aucun vent
météo ni activité thermique : c'est le sillage de vos copains parapentistes ou de tout type d'aéronef suivi
de trop près...
La turbulence de cisaillement :
Elle est provoquée par la proximité l'un de l'autre de deux vents contraires.
LE GRADIENT
Un gradient, au sens physique du terme, est un taux de variation fonction de la distance.
Le gradient de vent (... à l'approche du sol) est donc le taux de variation du vent entre l'altitude
où il ne subit plus de variation due à la proximité du sol et l'altitude 0 mètre. Le terme peut bien
entendu également être utilisé pour décrire la variation du vent dans une couche de cisaillement,
donc sans faire intervenir la surface terrestre.
En se rapprochant du sol, la vitesse du vent va logiquement diminuer. Pour vous en convaincre tout à fait,
amusez-vous à observer un jour de vent fort, l'herbe en plaçant votre visage à ras du sol : les brins d'une
hauteur de 10cm ne bougent pratiquement pas, alors qu'on est décoiffé en se redressant !
C'est ce qu'on appelle le phénomène de couche limite : l'air emprisonné autour des brins d'herbe ne communique
plus avec la couche supérieure et subit un cisaillement permanent avec celle-ci. En extension à ce phénomène de
couche limite, plusieurs autres couches coexistent de la même manière à mesure que l'on s'éloigne du sol,
jusqu'à arriver à l'altitude où l'on ressentira le vent réel (d'origine météo ou autre). Eh bien !ces couches
se rencontrent jusqu'à plusieurs dizaines de mètres du sol :
La cause essentielle du gradient vient du fait que l'air possède une viscosité dynamique, c'est-à-dire une
tendance à "coller" lorsqu'il est en mouvement sur une surface. Une cause secondaire provient de l'énergie
cinétique perdue dans le contournement des obstacles de petite dimension, chacune de ces deux causes partageant
une responsabilité dans le gradient de vent ; la première à ras du sol, la seconde plus haut.
Pour minimiser les effets du gradient de vent :
Eviter la proximité immédiate du relief (le long d'une falaise, il provoque une attraction vers celle-ci),
Savoir qu'il sera toujours présent par vent fort, et souvent s'il est modéré,
Garder une réserve de vitesse à l'atterrissage (prise de vitesse en finesse max.) pour éviter le décrochage.
LES THERMIQUES
Quand on parle de thermiques, les yeux de tout parapentiste normalement constitué se mettent à briller,
les oreilles se dressent et commence une longue discussion émaillée d'anecdotes plus ou moins valorisantes
pour les pilotes. L'ascendance thermique est en effet un des principaux vecteurs de gain d'altitude pour
le parapente, même s'il reste assez mystérieux pour de nombreux pilotes. Pour mieux le comprendre, nous
l'étudierons en deux phases : le déclenchement thermique tout d'abord ou comment se forme un "thermique",
puis ensuite nous suivrons son ascension en parlant stabilité et instabilité.
Un "thermique", c'est avant tout une zone où l'air est plus chaud que l'ensemble de la masse d'air environnante,
ce qui lui permet par différence de densité de s'élever au sein de cette masse d'air. Si nous y plongeons un
parapente, celui-ci continuera bien entendu à descendre au sein du thermique, mais si la vitesse ascendante de
celui-ci est supérieur au taux de chute affiché, notre heureux parapentiste pourra gaiement s'élever par rapport
au sol…
Les thermiques se présentent grossièrement sous deux formes : soit une colonne "à feu continu", soit une bulle
dont le passage sera limité dans le temps.
La colonne thermique :
On peut comparer le fonctionnement d'une colonne thermique avec celui d'un bon feu de bois : le feu en brûlant
réchauffe l'air à son contact, celui-ci va donc s'élever en étant remplacé par de l'air frais autour du feu,
qui va se réchauffer à son tour, etc. Une circulation d'air montant ayant pour base notre feu de bois va s'établir,
nous obtenons une ascendance continue et à peu près constante, dont la taille et la force vont dépendre de la
taille et de l'intensité du feu de bois.
Au niveau atmosphérique, cela se produit de la même manière, à la différence que le feu de bois va être remplacé
par une zone du sol, réchauffée par rayonnement solaire, qui va communiquer sa chaleur à la couche d'air à son
contact par conduction, puis s'élever par convection.
La bulle thermique :
Malheureusement, souvent, il existe un empêchement à l'établissement de ces colonnes thermiques, vers lesquelles
il est si facile de converger avec la certitude de trouver une ascendance régulière dans le temps et dans l'espace
(du moins pour une même journée). L'ensoleillement s'interrompt en raison de passages nuageux, la source n'a pas
suffisamment de surface pour réchauffer directement tout le volume d'air de remplacement ou le vent est trop fort
pour que l'air y stagne assez longtemps ou encore, phénomène souvent négligé par les "chasseurs de thermiques",
l'alimentation latérale n'est pas assez bonne (cas de la clairière dans une forêt).
On a alors affaire à un déclenchement thermique pulsant, qui va de temps en temps libérer un certain volume d'air
chauffé, une bulle thermique, avant de s'interrompre à nouveau pour "préparer le prochain service". Cette bulle va
alors s'élever emportée par le vent, à la manière d'une montgolfière.
La source thermique :
Pour bien les exploiter, il ne suffit pas de savoir que les thermiques montent, ni même de déterminer s'ils sont
du type "bulle" ou "colonne", encore faut-il savoir où en trouver ! Un des meilleurs moyens de chasse, à défaut
de volatiles en l'air, consiste à recenser les sources capables de provoquer des déclenchements. Celles-ci sont
des surfaces capables d'échauffer la couche d'air qui les recouvre à une température plus élevée que la masse d'air
environnante. Il faut donc :
Une bonne exposition au soleil, perpendiculaire aux rayons : faces sud, été
Une bonne réflexion de l'énergie : surfaces claires
Une bonne transmission à l'air et non interne : rochers, terre sèche
Un contraste par rapport aux surfaces environnantes : rochers/forêt, route/herbe, etc.
Quelques exemples : Une falaise au soleil, un champ de blé entouré d'herbe, une route au milieu des prés, un
atterrissage au milieu de bosquets ! Un cas particulier intéressant : la zone restée ensoleillée sous un ciel
peuplé de cumulus projetant leur ombre...
LE CUMULUS
Une ascendance est souvent matérialisée par un cumulus, du moins c'est ce que vous racontent les moniteurs…
quand et comment cela se produit-il ? La formation de cumulus à partir d'une ascendance est due à un ou plusieurs des facteurs suivants :
forte humidité des basses couches :
Lorsque l'air contenu dans l'ascendance monte, contenant une forte humidité relative (beaucoup de vapeur d'eau),
il va assez rapidement obtenir une humidité relative de 100%, c'est-à-dire arriver à saturation de vapeur d'eau, à cause du refroidissement. A ce moment là, une partie de sa vapeur d'eau va se condenser en fines gouttelettes, provoquant l'apparition de barbules. Si l'ascendance se poursuit dans le temps, ces barbules vont s'étoffer par l'apport d'humidité des basses couches pour commencer à former un nuage par accumulation, un cumulus. C'est par exemple le cas après un orage survenu assez tôt dans la journée; si l'ensoleillement réactive la convection et
l’évaporation, de beaux cumulus ne tardent pas à réapparaître.
fraîcheur d'altitude :
Lorsque c'est le cas, la bulle même normalement humide verra son niveau de condensation abaissé à basse altitude,
donnant le même résultat que précédemment. C'est le cas en avril, mai et juin lors des belles journées thermiques,
à condition que les ascendances montent suffisamment.
forte instabilité :
Dans ce cas, les bulles continuant à monter très haut, trouveront tôt ou tard leur niveau de condensation et
formeront un cumulus qui certainement n'en restera pas là... C'est le cas des journées orageuses, où rien ne
vient freiner le développement nuageux.
On peut décomposer la formation du cumulus d'instabilité en 3 stades :
Installation de la convection
Apparition des "barbules"
Formation du cumulus
Malheureusement, souvent, pour diverses raisons, l'activité convective s'interrompt (parfois à cause de l'ombre
du cumulus qui s'est formé !) et faute d'alimentation notre beau cumulus se désagrège par redescente de l'air et
ré-évaporation. Il existe d'ailleurs un "truc" pour repérer si un cumulus est en phase de formation ou de
désagrégation, en considérant que l'accumulation se produit là où "il se passe quelque chose" :
Si tout va bien...
... l'activité thermique se maintient cependant, et notre cumulus va devenir un individu autonome, développant
son ascendance propre grâce à la chaleur dégagée par condensation. Comme de plus c'est un garçon raisonnable,
il rencontrera une couche de blocage suffisamment tôt pour que son ascendance reste exploitable dans les limites
de capacités de fuite de nos parapentes. Une fois arrivé dessous, on peut le travailler en choisissant selon son
goût les zones sombres (nuage plus épais) pour monter plus haut, ou les zones claires pour redescendre ou stabiliser
son altitude. Le cumulus est l'autobus du vol de plaine…
Si tout va mal...
... la couche de blocage est insuffisante pour empêcher le cumulus de poursuivre son ascension, et on passe...
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