Pédagogie

Pour les marins et les plaisanciers, connaitre les prévisions de vent  d' après l' échelle Beaufort est très important.

Le symbole de l'échelle de Beaufort est bf.

Si la vitesse du vent peut être mesurée avec une bonne précision à l'aide d'un anémomètre exprimant une valeur en nœuds ou en kilomètres par heure, le marin devait jadis savoir juger cette vitesse par la seule observation des effets du vent sur l'environnement.

Il revient à l'amiral britannique Francis Beaufort (1774-1857) d'avoir, en 1805, imaginé une échelle comportant des critères assez précis pour quantifier le vent en mer et permettre la diffusion d'informations fiables universellement comprises. Ce fut l'échelle de Beaufort.

Un degré Beaufort correspond à la vitesse moyenne du vent sur dix minutes de durée. Bien que très employée un vent de 4 beaufort avec des rafales à 6 est incorrecte.

D'autres critères y furent adjoints pour étendre son application à terre.

TOUT LE DETAIL DE L'ECHELLE

 Tous les textes ci-dessus sont disponibles sous les termes de la licence de documentation libre GNU (GFDL).
 

La formation des orages.

L’été marque la saison des orages sous nos latitudes même s’il peut arriver t’entendre le tonnerre parfois en plein mois de décembre. Mais comment se forment-ils ?. Ce sont de violentes manifestations en rapport avec des mouvements verticaux très violents qui montent et descendent. Ils naissent à l' intérieur de gros nuages qui sont en forme de choux fleurs que l'on appelle plus couramment des cumulonimbus. Ces nuages monter jusqu' à 10 000 voire 12000 m en altitude dans nos contrées et même jusqu'à 16000 sous des milieux tropicaux. Cela est dû soit au réchauffement de l'air par le sol de la terre, soit dû à un front d'air froid. Un déséquilibre se forme entre les charges négatives et positives du nuage. Lors d'un orage, le sommet du nuage est chargé positivement et la base négativement comme une pile par exemple. L'équilibre se trouve aussi à l'extérieur du nuage entre la base négative et le sol positif, ou bien entre la base positive et le sol négatif. Dès qu'il y a une opposition directe entre les régions négatives et positives, une décharge électrique se produit et ainsi l’éclair jaillit. Il peut provenir soit d'un nuage d' orage vers le sol, soit entre deux nuages ( on appelle cela les éclairs intra-nuages), soit d'un nuage vers le ciel, conséquence du déséquilibre électrique et l' éclair rétablit l' équilibre après cette décharge. Un éclair peut atteindre la distance de 10 à 15 kilomètres, mais c'est souvent moins la plupart du temps.

Il faut savoir que la foudre tue environ 10 à 20  personnes/an en France, ce qui n'est pas négligeable comme phénomène et qu'il vaut mieux se protéger des orages si possible. Et jusqu'à 20 000 animaux la subissent. Cela provoque aussi pas moins de 15 000 incendies. Sans compter divers matériels qui peuvent être endommagés. Comme parade, il existe le paratonnerre pour se protéger de la foudre. Il est là pour recevoir l’énergie électrique et la conduire directement dans le sol pour ainsi se perdre. Lors de la décharge, le tonnerre se fait entendre et ce jusqu’à parfois une distance de 25 kilomètres, mais le plus souvent une quinzaine. C'est l'ébranlement de l'atmosphère par l'éclair. L'air est en quelque sorte secoué, et c'est cette secousse qui crée le bruit, violent si vous êtes très près de l’orage. Le bruit se propage à la vitesse du son soit 340 m/seconde. On peut ainsi calculer facilement la distance à laquelle l'éclair s'est produit en comptant les secondes écoulées entre l'éclair et la perception du tonnerre. Un exemple : 15 secondes entre l' éclair et le tonnerre; le son a parcouru 15 x 340 mètres soit 5100 mètres : l’orage est donc à 5,1 kilomètres de chez vous. Bien pratique pour avoir le temps de protéger ses pots de fleurs par exemple ! ou anticiper lors d’une randonnée.

Nous ne serions pas complet sans évoquer la grêle. Si la température du nuage est en-dessous de zéro, la goutte d’eau se transforme en glace et donne donc de la grêle. En raison des courants, les gouttes gèlent, tombent mais le courant les fait remonter en grossissant et en gelant, fondant, gelant et ainsi de suite jusqu’à former un noyau de glace. Quand le poids est supérieur tout simplement aux courants ascendants, la grêle tombe au sol. Le diamètre est en général de 5 millimètres mais cela peut être bien plus comme la taille d’une balle de tennis. A Strasbourg, on a le souvenir d’avoir pesé des grêlons de plus de 950 grammes !. Les précipitations amènent une chute du mercure qui peut atteindre plus de 10° l’été et ce en peu de temps. Quand le refroidissement arrête les mouvements de l'air, l'orage s' arrête. Plus d'un millier d'orages sont présents à tout moment autour de la planète. L'énergie moyenne libérée par un orage correspond à celle d'une bombe H d’une mégatonne. On estime sinon que dans le monde par an il y aurait près de 20 millions d'orages qui donnent entre 50 et 10 décharges par seconde en moyenne. En France c'est environ 1 000 000 d’impacts chaque année au sol en particulier dans le sud du pays et en milieu montagneux. Les quantités d' eau sous un orage peuvent parfois être conséquentes. Dans le Bugey, en 2014, on a parfois enregistré plus de 50 millimètres tombés en à peine une heure.

La goutte froide

Une goutte froide ou goutte d’air froid désigne en météorologie un volume limité d’air froid qui est représenté, sur une carte météorologique, entouré d'isothermes fermés^[. On parle également de dôme froid ou dôme d'air froid bien que ces deux termes soient plus généraux et peuvent s'appliquer à des masses froides capturées sous de l'air plus chaud (blocage d'air froid) ou de la poche d'air froid dans une dépression en occlusion.

Le diamètre d'une goutte froide peut varier de quelques centaines à un millier de kilomètres. L'air y est homogène et sans ligne de front le séparant des masses environnantes, tout en ayant une influence déterminante sur le temps. La goutte froide mène alors le plus souvent à une circulation atmosphérique de blocage où on assiste à la formation d'une dépression coupée d'altitude^[2]. Les gouttes froides hautes, entre 1 000 m et 10 000 m, sont des régions de faible stabilité, alors que les gouttes froides basses sont des zones d'air relativement stable.

Une autre sorte de goutte froide est celle naissant à méso-échelle sous un orage ou une averse lorsque le cœur de précipitations et d'air frais des niveaux moyens de l'atmosphère descend vers le sol : étant plus froid que l'environnement, ils forment un dôme d'air froid très stable qui s'étale sous le nuage.

La circulation atmosphérique propice à la formation d'une goutte froide est un creux barométrique d'altitude ayant une forte composante nord-sud. L'air froid entraîné vers les régions méridionales finit par créer une dépression fermée à tous les niveaux, en marge de la circulation générale, et surmontée d'un dôme d'air froid.

Bien que ce schéma puisse se produire en toute saison, on le retrouve surtout au printemps et en automne lorsqu'une masse d'air polaire est amenée vers les régions plus méridionales par le courant-jet se déplaçant entre 5 et 9 km d'altitude. Ce phénomène occasionnel peut se produire partout dans les latitudes moyennes, entre autres sur la Côte d'Azur, la côte méditerranéenne espagnole et les Grands Lacs d'Amérique du nord en avril et octobre.

Si la goutte se trouve près du sol, on obtient une inversion de température et des nuages stratiformes de faible extension verticale. Lorsque cet air passe au-dessus d'air plus chaud provenant d'un anticyclone plus au sud ou d'une source de chaleur locale, comme la mer dont l'eau est plus chaude que la température de la goutte, l'air est alors particulièrement instable et donne des nuages convectifs^[.

La dépression froide d'altitude peut persister de quelques jours à plus d'une semaine. Elle peut être absorbée dans la circulation générale alors qu'une autre se reforme au même endroit quelques jours plus tard. L'évolution et le déplacement d'une dépression froide, comme tout blocage météorologique, sont donc incertains parce qu'il s'agit d'une situation très stable. Pour déplacer ou absorber un tel système, il faut que le flux d'altitude qui descend vers lui soit très puissant et bien synchronisé : le problème est similaire à la dissipation des tourbillons dans le flot d'une rivière. La goutte d'air froid qui l'a formée peut donc persister au-dessus d'une région assez longtemps.

Les météorologues ont développé la règle d'Henry, avant le développement des modèles de prévision numérique du temps, qui donnait une méthode pour évaluer la possibilité de formation et de dissipation des dépressions coupées. Le développement des modèles numériques a fourni une méthode plus objective de prévision, mais ils ont eu longtemps tendance à ouvrir et absorber ces systèmes dans la circulation générale trop rapidement. L'amélioration des équations et de la résolution des modèles a considérablement amélioré la prévision de leur comportement, des erreurs se produisant encore souvent. La position de la goutte froide peut donc être mal estimée et les régions de convection qui l'accompagnent également.

Les conséquences météorologiques sont diverses en cas de goutte en altitude. Comme la dépression au-dessus de laquelle se retrouve la goutte froide se déplace lentement et que l'air y est instable, des bandes intenses de précipitations affecteront certains corridors. La pluie/neige peut donc durer des jours et localement donner de très grandes accumulations causant de dommages aux maisons et aux cultures. La saturation des sols peut amener des glissements de terrain. Selon la profondeur de la dépression de surface et la force des orages imbriqués, les vents peuvent être forts et même occasionnellement violents.

Dans le cas d'une goutte de basse altitude, la dépression créée est généralement faible et se comble spontanément. On a donc des nuages minces de bas niveau, sans ou avec peu de précipitations, et en dissipation.

La goutte froide de méso-échelle s'étale sous le nuage et forme un front de rafales plus ou moins intense. Dans les cas extrêmes, on peut obtenir des rafales descendantes causant de sérieux dommages. La rencontre de la bordure de la goutte avec un flux d'air chaud et humide de surface peut mener à la formation de nouveaux nuages convectifs par soulèvement de cet air. Finalement, dans la goutte elle-même, l'air est très stable car on y trouve de l'air plus froid au sol qu'en altitude et cela mène à une zone dégagée.

Le ressenti au froid.

Souvent lors de nos sorties hivernales, induite par le vent, nous évoquons la sensation au froid. En météorologie, on parle le plus souvent de refroidissement éolien ou de windchill. Ce terme fut créé par Environnement Canada afin de pouvoir quantifier la température perçue, en cas de froid intense, par le corps humain en combinant la vitesse du vent et la température extérieure.

Le refroidissement éolien désigne une sensation ressentie directement par notre corps. Le déplacement d'air, en soi, ne fait pas baisser la température. Par contre, l'air est un excellent isolant thermique. Dans de l'air au repos, il se constitue une couche d'air chaud autour de la personne (c'est cette couche d'air qui est emprisonnée par les vêtements). Le vent chasse cet air réchauffé et amène en permanence de l'air à température ambiante au contact de la peau (en temps normal, seule la convection enlève cet air réchauffé). Ce mécanisme intervient lorsque la température de l'air est inférieure à la température d'équilibre thermique. Lorsque la température est suffisamment élevée, l'eau (notamment la transpiration) s'évapore. Il se crée donc une zone d'air humide autour de la personne. Le mouvement d'air chasse cette air humidifié et apporte de l'air plus sec, favorisant ainsi l'évaporation donc le refroidissement. Cette sensation de refroidissement est donc variable d'un individu à l'autre et n'est applicable qu'au corps humain.

Plus la température est basse et plus l'impact du vent sur la température perçue par le corps humain est grand. Ainsi, on estime qu'à -20 °C, un vent de 50 km/h fait baisser la température perçue par le corps de 15 °C, soit l'équivalent d'une température de -35 °C. On comprend mieux pourquoi les pays nordiques sont plus sensibles à ce sujet que les pays plus tempérés. Au Canada, par exemple, le refroidissement éolien est indiqué lors des informations météorologiques. Dans notre pays, ces données lors des bulletins météo sont plus rarement communiquées. Elles sont relayées lors des importantes vagues de froid où la bise est soutenue. Ce fut le cas notamment en février 2012 lors de l’une des dernières vagues de froid intense en France.

Autrefois exprimé en watts par mètre carré, il est aujourd'hui un indice sans unité. Il s'exprime cependant par un nombre ressemblant à la température en degrés Celsius, le format privilégié par la majorité de la population. Il est souvent légendé comme température ressentie. L'indice équivaut à la sensation ressentie sur la peau par une journée calme.

La formule de calcul du refroidissement éolien est la suivante :

Où T est température ambiante en °C et V est la vitesse du vent en km/h. À noter que le refroidissement éolien n'est pas défini pour des vitesses de vent inférieures à 5 km/h.

L'observation du ciel

Apprenons à découvrir ce que nous réserve le ciel et à le lire en fait. Il faut savoir qu’ une observation au quotidien des cartes et leur confrontation par rapport à une situation localisée avec l’ aide d’ instruments et en scrutant le ciel peuvent permettre de donner une bonne prévisions de ce qui va arriver. Le tableau ci-dessous propose un panel de conditions du temps suivant les indications que nous fournissent à la fois le ciel, la typologie des nuages et les résultats des instruments.

-------------------------------

Bien souvent on peut savoir le temps qu' il va faire en jetant simplement un oeil au-dessus de nos têtes. En effet, il est bon de connaître les différents types de nuages pour prévoir un peu la météo des heures suivantes car pour l' au-delà c' est un plus délicat parfois. On note très précisément qu' il existe 11 catégories de nuages, et vous pourrez les retrouver résumées dans le tableau ci-dessous avec  un petit descriptif fort simple. Il vous sera utile avant ou pendant votre randonnée pour éventuellement changer de destination si la situation se dégrade.

Le grésil

Le grésil est un type de précipitations formé de pluie totalement gelée après être passée dans une couche épaisse d'air sous 0 °C. Les grains de glace ne dépassent pas 5 mm de diamètre, sont généralement sphériques, et rebondissent1. Techniquement parlant, le grésil est formé de granules de glace et c'est pourquoi le code METAR utilisé pour le rapporter serait PL2. Cependant, une autre forme de grésil provient de nuages convectifs et son code METAR est alors SHGS ou SHPL3.
En général, le grésil se forme avec un système météorologique synoptique (une dépression) où de l'air doux surmonte une épaisse couche froide près du sol. La neige qui tombe dans la masse d'air au-dessus du point de congélation va fondre. Cependant, en repassant dans la couche froide, les gouttes regèlent en granules4. On obtient alors des granules translucides qui rebondissent sur toute surface où ils tombent. Le code METAR dans ce cas est PL.
Le grésil est généralement une période transitoire entre la neige et la pluie verglaçante. Il indique une situation dangereuse en altitude puisque qu'on y retrouve des gouttes de pluie surfondue qui peuvent geler au contact d'un aéronef et causer du givre4. Au sol, ce type de grésil est en général peu dangereux bien que glissant. Cependant, comme il est très dense, il est très difficile de l'enlever à la pelle, surtout si les accumulations sont importantes au sol.
Il existe une seconde catégorie de grésil, il s'agit de gouttelettes de pluie surfondue dans un nuage convectif comme un cumulus bourgeonnant. Ces gouttes condensent éventuellement lorsque la température dans le nuage est trop basse ou lorsqu'elles rencontrent un noyau de congélation comme un flocon de neige5. Cependant, le trajet dans le nuage n'est pas assez long pour qu'elles atteignent un diamètre important par accrétion. Si le niveau de congélation est élevé, elles fondront avant de retomber au sol. Ce niveau doit donc être assez près du sol, sans l'atteindre, pour que de petits granules de glace subsistent à la chute et tombent en averses. Il s'agit donc d'un type de précipitations qui se voit surtout au printemps et à l'automne.
La formation de ce second genre est similaire au début de la formation d'un grêlon. Cependant, il n'y a pas le passage dans des zones de densité de vapeur d'eau différentes qui permettent le grossissement en pelure d'oignon de ce dernier. Le code METAR dans ce cas est soit SHPL ou SHGS selon l'endroit.
Le code METAR montre que les deux phénomènes peuvent avoir le même nom (PL). Le premier désigne des précipitations continues alors que le second est pour des averses (SH en METAR). Cependant, l'usage commun de ce terme varie avec l'endroit :
-   au Canada, le grésil réfère surtout à la première forme, soit des précipitations de granules de glace qui se produit entre la neige et la pluie verglaçante6,7,8. Cependant, il est connu comme le second également8 ;
  - en France et autres pays franco-européens, le terme grésil est plutôt réservé à la seconde forme.

Au sol, l'occurrence de ce phénomène météorologique particulier est attestée anciennement par le mot lui-même entré au dictionnaire de l'Académie depuis 1694, et sans modification importante depuis, vraisemblablement à cause de son image sonore descriptive immédiatement reconnaissable, croisée à l'aspect visuel. Le grésil grésille, et son grésillement qui se rapproche d'un crépitement ou d'un bruit de friture, le sépare en pratique :
-  de la neige qui tombe à peine plus lentement, mais silencieusement et en amortissant même les bruits ;
 -  de la grêle qui tombe plus vite et avec des chocs plus sonores et moins nombreux ;
 -  de la pluie plus banalement reconnaissable à la chute des gouttes entièrement liquides et à leur bruit ;
    -et ceci bien que les transitions existent entre chacun de ces phénomènes.