Elements de météorologie - sanu.ch · 7 Formation de nuages: L‘air ne peut contenir qu‘un...

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Elements de météorologie

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Un principe de base-L‘air chaud est plus léger-que l‘air froid!- L‘air chaud s‘élève

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L‘air chaud pour contenir plus de vapeur d‘eauque l‘air froid!

-20 Degrés >>> 0,8 Grammes-10 Degrés >>> 1,8 Grammes

0 Degrés >>> 3,8 Grammes+10 Degrés >>> 7,8 Grammes+20 Degrés >>> 15 Grammes+30 Degrés >>> 28 Grammes

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Atmosphère humide5 °C/km

Atmosphère sèche9.8 °C/km

Le gradient est plus faible pour une atmosphère humide (à cause de la condensation, cad. formation des nuages). En moyenne, le gradient est de ~6°C/km.

Décroissance de température:

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Définition du point de rosée

Le point de rosée ou température du point de rosée est la température qu’il faut atteindre pour que l’air soit saturé, c’est à dire que la condensation se produise.

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Masse d‘air instable: l‘air chauffé à la surface de la terre s‘élève suivantune transformation adiabatique!

1000m

1500m T=5°, Td=5°, R=100%

2500mT= -1°, Td= -1°, R=100%

500m T=15°, Td=5°, R=50%

2000m

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Formation de nuages:

L‘air ne peut contenir qu‘un certain rapport de mélange à une certaine température, si ce taux augmente, la vapeur d‘eau se condense et forme des gouttelettes d‘eau par différents processus:ØRefroidissement par contact: le sol se refroidit durant la nuit, l‘air froid peut contenir mois de vapeur d‘eau que l‘air chaud, il y a condensation (Brouillard), même phénomène quand une masse d‘air chaude est en contact avec une courant marin froid.ØRefroidissement par ascendance et détente, à traversØLa convectionØL‘ascendance frontaleØL‘ascendance par orographie

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Circulation verticale entre les hautes et les bassespressions.

Masses d’air

Tropicale maritime Tropicale continentale

Polaire Continentale

Arctique

Polaire maritime

Masse d’air

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Masses d‘air

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Ondulation du front polaire

Source : Hack (1978)

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Coupe à travers un système frontal

12Elements de Météorologie / André-Charles Letestu

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Front chaud

chaudfroid

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Front froid hivernal

froidchaud

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Occlusion à caractère de front chaud.

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Occlusion à caractère de front froid.

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Front froid «masqué»

AltitudeEn km

Température °CJura Plateau Alpes

Lac d’air froid

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Instable

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Stable

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Département fédéral de l‘intérieur DFIOffice fédéral de météorologie et de climatologie MétéoSuisse

Situations hivernales typiques

• Haute pression• Courant d’ouest• Situation de bise• Barrage du sud (foehn au Nord des Alpes)• Barrage du nord (foehn au Sud des Alpes)

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Situation anticyclonique d‘hiver

• Temps ensoleillé et doux en montagne

• Temps froid dans les basses couches (Plateau, vallées alpines)

• Souvent du stratus ou du brouillard sur le Plateau

• Forte inversion thermique

• Problèmes de pollution en cas de situation persistante

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Situation anticyclonique d‘hiver :

Problèmes de brouillard, de givre et de gelée blanche.

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Courant d’ouest• Temps variable avec une

alternance de précipitations et d‘accalmie (succession de fronts)

• Doux et souvent venteux en hiver, frais en été

26 février 2002 à 12 UTC

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Temps de traîne: alternance d‘averses et d‘éclaircies

Attention aux averses de neige.

Dès le soir, risque de formation de plaques de glace

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Situation de bise21 janvier 2011 à 12 UTC

• En hiver, stratus / stratocumulus jusqu‘à 2000 mètres, au-dessus temps ensoleillé; froid parfois glacial et bise parfois tempétueuse

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Situation de bise :stratus

Le Plateau se remplit d‘air froid comme une cuvette è Mer de brouillard

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embruns congelants (26 janvier 2005)

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Retour d’est 5 mars 2006

Carte au sol

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Barrage du sud

• Très nuageux au Sud des Alpes avec des précipitations souvent abondantes et continues (notamment en automne)

• Très nuageux avec des précipitations sur l’ouest du pays• Temps assez ensoleillé et doux dans les vallées alpines et en Suisse orientale

grâce au foehn

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L’air humide se dirigeVers le Nord

L’air doit monteret se

refroidit à 1C/100m

Formation de nuageset pluie

Suite à la condensation, l’airse refroidit Maintenantà 0.6C/100,

Après le passageDes Crêtes,l’air descend

avec un gradientde 1C/100m

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Barrage du sud :le foehn

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Barrage du nord

• Très nuageux au Nord des Alpes avec des précipitations parfois abondantes le long des versants nord des Alpes

• Conditions météorologiques un peu meilleures en Valais (pour autant que le courant ne soit pas trop soutenu)

• Temps ensoleillé sur le centre et le sud du Tessin par vent du nord (foehn)

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Les pluies verglaçantesDéfinition

Le verglas est un dépôt de glace compacte et lisse, généralement transparent, provenant d'une pluie ou d'une bruine en état de surfusion, qui se congèle en entrant en contact avec une surface solide dont la température est inférieure à 0 °C.

Pareilles précipitations verglaçantes sont dangereuses pour la circulation routière (peu de différence visuelle entre une chaussée mouillée et couverte de verglas).

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Pluie avec T ≤ 0°Température de la route. ≤ 0° Formation

de glace

Explication du phénomène

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Température

-5 °C 0 °C +5 °C

Limite du zéro degré

Limite pluie-neiged : environs 200 m

Limite du zéro degréPluie verglaçante

Explication du phénomèneAprès une nuit claire, l’air froid s’est accumulé à proximité du sol

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-5°

-2°

• A l’échelle de la Suisse romande, le phénomène se produit le plus souvent lors du passage d’un front chaud lorsque le vent dans les basses couches de l’atmosphère n’est pas assez fort pour évacuer l’air froid accumulé

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Les pluies verglaçantes

A l’échelle locale, le phénomène est beaucoup plus fréquent, notamment dans les endroits à l’ombre d’une montagne (ubac), dans des petits vallons fermés ou à l’ombre d’une forêt…- Rive gauche du Rhône en Valais central (Finges) - Fonds de vallées fermées dans le Jura (Brévine)- Orée d’un bois, d’une forêt

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Slovénie 1-2 Février 2014

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Situation générale 30.12.05 – 12Z

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• Prévisions de l‘état des routes sous: • - http://www.meteosuisse.ch/ (Service/Routes)• Contrôle des températures

- Température de l‘air <= 0°- Température de la route <= 0°- Tendance à la hausse ou à la baisse?

• Contrôle de l‘image radar- Internet: http://www.landi.ch, http://www.sat24.com/, http://www.meteox.com/

Pluies congelantes, verglas.

http://www.meteosuisse.ch/

http://www.sat24.com/

Formation de plaques de glace

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Boiron 20.2.2010

PrécipitationsTempératurerouteTempérature

2 mètres

Route mouillée

Température route négative

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image satellite 0 h 20.02.2010

Genève

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Congélation de l’eau sur la route = Plaques de glace

Route T > 0°

Eau ou eau salée provenant de pluies, neige fondue ou rosée

Plaques de glace

Route T < 0°

Refroidissementnocturne

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Evolution de la température

T air (2 m)T air 5 cmT route

0 °C

18:00 24:006:00 12:00 6:00

0 °C

18:00 24:006:00 12:00 6:00

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Prévision de formation de plaques de glace

• Contrôle des conditions de la route:- La route est-elle mouillée par de la pluie ou de la neige mouillée? - A quel degré, les restes de sel ont-ils été dilués?- Y a-t-il eu des averses locales? (observation radar)- De l‘eau de fonte a-t-elle coulé sur la route?- Les sections de route ombragées, sont-elles humides?

• Contrôle de l‘évolution des températures. -est-ce que les températures baissent?-Est-ce que le ciel va se dégager?(image satellite? Les étoiles sont-elles visibles?)

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Formation de gelée blanche

Air humide, T route < T air

Température de la route < 0°C


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La formation de gelée blanche résulte de la baisse des températures de surface. Elle provient de la sublimation de la vapeur d’eau (passage de l’état gazeux à l’état solide).Dans les cas forts, la gelée blanche se forme d’abord sur les carrosseries de voitures et les parapets de ponts puis sur la route. La gelée blanche se forme en premier sur l’asphalte noire puis sur les chassées en béton plus claires.

(Photo: U. Keller – MétéoSuisse)


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Conditions de formation de gelée blanche.

• Temps anticyclonique stable. • Nuits longues et claires, au pire un peu de nuages. • Température nocturnes autour du zéro degré ou légèrement négatives. • Haut taux d’humidité (Point de rosée en soirée entre -1° et -3°) • Durant la nuit, le point de rosée est plus élevé que la température de la

route. • Vents faibles durant la nuit.• Formation du brouillard en fin de nuit. • Dans les zones limitrophes de la mer de brouillard.

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Heures

Température

0°

0°

Gelée blanche DangerRosée

Route

2mPoint de rosée

Heures

Température

0°

Gelée blanche BrouillardRosée

Route

2m

Point de rosée

5 heures

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Quand la gelée blanche devient-elle dangereuse?

• La température nocturne proche du zéro degré, haut taux d’humidité. • Température de la route de 1.5° inférieure au point de rosée durant au

moins 5 h induit un fort danger. • Le givre se forme plus sur les ponts et les viaducs. • Lorsqu’il y a du trafic sur une route sèche ou givrée, la pression et la

chaleur occasionnées par les pneus, transforment la gelée blanche en une couche de glace mince.

• Premiers signes: forte formation de gelée blanche sur les voitures et les balustrades.

• Lorsque le brouillard se forme le matin, les gouttelettes en suspension se congèlent en atteignant le sol et se cumulent à la gelée blanche déjà existante.

• Les routes salées deviennent sombres car le sel s’humidifie.

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Gelée blanche –Comment gérer le problème?

• Les plaques de gelée blanche apparaissent localement, surtout dans les endroits ombragés, les ponts et les viaducs.

Gelée blanche

Glace mince

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Prévision

• La prévision est difficile entre gelée blanche ou brouillard.• Vents très faibles -> gelée blanche• Vents faibles (5 km/h) – brouillard• Vents plus forts: formation de stratus (bise) ou assèchement

de l’air.• Au lever du jour, la fonte de la gelée blanche peut conduire

à la formation de brouillard.

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Brouillard - Définition

•Visibilité < 1000 m à travers des fines gouttelettes en suspension.

Brouillard de rayonnement

Rayonnement nocturne

•Refroidissement de l‘air en dessous du point de rosée.

•Condensation de l‘air sursaturé en gouttelettes fines.

•Le processus requiert des vents faibles.

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Givre transparentConditions:- Gouttelettes du brouillard qui précipitent. - Température de la route < 0°- Formation du brouillard après une nuit rayonnante. -Températures entre 0 et -3°-Adhère fortement aux objets

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Dépôt de givre par brouillard•Le brouillard dépose du givre sur les objets

fermes et froid (p. ex. Les arbres)

•Pas directement sur le route.

•Différent du dépôt de gelée blanche par nuit claire.

•Températures comprises entre

•-2 et -10°

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Effet sur la route• Le givre de brouillard tombe sur la route sous l‘effet du vent.

• Le givre en se dégelant, s‘égoutte sur la route dont la température est négative.

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Neige industrielleConditions:

• Situation de hautes pressions avec brouillard ou stratus sur le Plateau.

• Limite supérieure du brouillard: 600-900 m/M

• Faibles vents jusqu‘à max. 15 km/h

• Températures 0° à -5°. (Mêlé à de la pluie aux environs de 0°)

• Près des centrales nucléaires ou autres

• Surtout en première partie de journée.

Prévision des chutes de neige

(situation en plaine)

09 janvier 2010 10 janvier 2010

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Limite des chutes de neige

Température

-5 °C 0 °C +5 °C


Limite pluie-neige

d : environs 200 m

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Le limite des chutes de neige s‘abaisse en cas de fortes précipitations

Température

-5 °C 0 °C +5 °C


Limite pluie-neige

d : de 300 à 1000 m

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Limite de chutes de neige dans les vallées fermées.

- La limite des chutes de neige s’abaisse jusque dans les fonds de vallées à cause du manque de brassage de l’air.- Le refroidissement de l’air et dû à l’énergie soutirée à l’air lors de la fusion de la neige. Du fait qu’il n’y a pas de circulation, l’air froid stagne dans la vallée.

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Température Conversion eauèneige

-2 à +1 °C 1mmè 1 cm

-6 à -3°C 1mmè 1.5 cm

-9 à -7°C 1mmè 2 cm

Inférieure à 10 °C 1mmè 2.5 cm

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Quand la neige tient-elle sur la chaussée?

• Conditions de départ doux: Température de l‘air et de la route > +3°. Au moins 2 cm de nouvelle neige tombée en moins de 2 heures (mesurés à côté de la route)

• Conditions de départ frais: Température de l‘air et de la route entre 0° et +3°.Au moins 1 cm de nouvelle neige tombée en moins de 1 heure.

• Conditions de départ froid: Température de l‘air et de la route < 0°.La neige tient à peine elle tombe mais au début, elle est soufflée par le trafic.

•La concentration de sel ainsi que le volume de trafic retardent l‘établissement de la neige.

•Lorsque le sous sol est très froid (sur des ponts et dans des endroits ombragés) la couche de neige peut s‘établir plus rapidement.

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Plaques de neige

Deposito di brina

NeigePlaques de neige

Conditions de formation de plaques de neige:

Ø Passage rapide de chutes de neige modérées à fortes, min. 2 cm/h

Ø Température de la chaussée ≤ -1°; sans hausse.

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Plaques de neigeBénéfice du salage préventif.

Une couche de glace de 6 mm sur un tronçon de 1.6 km pèse 70 tonnes, pour faire fondre cette glace en 1 heure à -4°, il faut 17 tonnes de sel.

Chute de neige en plaine : Question

1. Difficultés : Les quantités de précipitations mis en jeux sont généralement modestes moins de 5 cm, et l’écart entre une situation sans avis et avec avis est petit (5 à 15 cm / 24h)

Les quantités de précipitations prévues sont-elles correctes ?Combien de cm de neige faut-il prévoir en 12h? , 0-3cm ?, 3-5cm ?, 5-10cm?. Peut-on atteindre des seuils de plus de 20 cm /24 h (avis degrés 4) ?.

2. La perturbation pourrait-elle avoir une phase « stationnaire » ?3. Les conditions de températures sont parfois limite (température autour de 0° +/- 2°)

et le type de précipitation est difficile à prévoir: SN, RASN, RA (voire FZRA).

è Aura-t-on des conditions d’isothermie ?è et/ou une phase de précipitation intense ?è Baisse de 200 à 300m de la limite pluie-neige

4. Les précipitations s’estomperont rapidement ou lentement après le changement de masse d’air ?

5. La régionalisation est délicate :Combien de temps va durer le Foehn ? Jusqu’ou va le retour d’est ?Le vent va-t-il balayer le lac d’air froid dans la vallée du Rhône?

Situation neigeuse 17 février 1985

09 janvier 2010 10 janvier 201

Conches Février 1985 Pierre Audeou

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Cumuls

Cumuls de neigesur 2 jours

SEC

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7 à 20 cm

9 à 15 cm

SEC

Neige par retour d‘EST (par bise)17 décembre 2008

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3 avril 2019 21h

Situation difficileFoehn dans les AlpesIsothermie sur le Plateau

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Foehn

Légère bise Maintenant Un afflux d’air froid

Outils


Radar

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Les précipitationsCellules

orageuses Perturbation

neigeuse

Ligne de grain

Exemple: orages, neige, perturbations


Satellite

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Différents types d’images satellites2 types d’images satellites disponibles dans l’App

• Images visibles (VIS) Ø disponibles seulement le jour

Ø identiques à une photographie

Ø donne une estimation de l’épaisseur des nuages

• Images infrarouges (IR) Ø détecte la température des nuages.

Ø disponibles jour et nuit

Ø surfaces froides = blanc ; chaudes = noir ; tièdes = gris

Ø cirrus = blanc ; stratus = gris foncé ; déserts le jour = noir

Ø utiles pour distinguer l’altitude des nuages

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ØEnvoi 1 à 6 h à l’avance.ØDès que le phénomène est

quasi-certain.ØPas envoyé systématiquement

aux autorités (CENAL).

Avis de danger 2

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Avis d’intempérie niveaux 3 à 5

ØEmis entre 24 et 36 h à l’avanceØPeut-être précédé d’un préavis.ØEnvoi aux autorités via la CENAL.ØPhénomènes à plus grande échelle.ØLes couleurs vont changer prochainement

Paramètre Niveau de danger marqué (3)

Niveau de fort danger (4)

Niveau de très fort danger (5)

Remarques

Chutes de neige en plaine

10-30 cm /24h 30-50 cm /24h >50 cm /24h < 800 m

Pluies verglaçantes

< 2 mm > 2 mm

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Régions

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www.dangers-naturels.ch

www.meteoalarm.eu

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Changements climatiques

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