PHÉNOMENES DANGEREUX
TURBULENCES OROGRAPHIQUES
Turbulence orographique ou de relief
Les filets d'air ont toujours tendance à épouser plus ou moins le profil de relief de sorte qu'une colline ou une montagne déforme considérablement le flux d'air associé au système de pression en vigueur et au gradient de pression. Cette colline ou montagne va engendrer une zone d'ascendance sur la face au vent, suivie d'une zone descendante sur la face sous le vent.
L'action perturbatrice sur l'écoulement de l'air sera fonction de :
- la forme de la montagne ;
- la vitesse du vent ;
- la valeur de décroissance de la température avec l'altitude.
Ce phénomène varie suivant qu'il s'agit d'un relief isolé ou d'une chaîne de collines. Pour une colline isolée à faible pente, une partie de la masse d'air s'écoulera latéralement, tandis que l'autre partie s'élèvera, mais les mouvements verticaux resteront faibles.
Pour une montagne non isolée ou large, sur le versant au vent, la déviation des filets est régulière. Mais lorsque la pente est supérieure à 40°, des tourbillons horizontaux apparaissent en bas de la montagne (dessin ci-dessous). La partie ascendante est parfois matérialisée par des nuages orographiques (nuages en perpétuel renouvellement). Le facteur principal est la vitesse du vent.
Sur le versant sous le vent quelle que soit la pente, le flux est turbulent. Cette zone est le siège de rabattants qui peuvent attendre 20 à 36 km/h.
Mais, des lignes de collines ou des chaînes de montagnes agissent comme une barrière, retenant le vent et le déviant pour qu'il s'écoule latéralement. S'il y a un col dans la chaîne de montagnes, le vent se précipitera à travers ce col comme dans un tunnel avec une vitesse considérable, et les mouvements verticaux seront forts.
Si la masse d'air soulevée est suffisamment humide et convectivement stable un nuage dit de «chapeau» se forme au vent du relief puis se désagrège sous le vent d'où son immobilité apparente. Ces nuages seront stratiformes (As, Ns). Par contre si la masse d'air est convectivement instable des nuages (Cu, Cb) se développeront.
Ci-dessus au gauche nuage en forme de chapeau, à droite nuage accroché sous le vent au sommet.
Ondes orographiques
La masse d’air peut être divisée en deux tranches bien distinctes :
- Une tranche supérieure appelée couche ondulatoire avec un écoulement de l’air laminaire
- Un tranche inférieure appelée couche sous‐ondulatoire avec un écoulement de l’air tourbillonnaire.
Système ondulatoire
Une onde orographique est une forme d'onde de gravité atmosphérique qui se produit lorsqu'une masse d'air est forcée en altitude par son déplacement au-dessus d'un relief montagneux. Si l'environnement est stable, la masse d'air redescendra du côté aval de l'obstacle et entrera en oscillation autour d'une hauteur égale ou inférieure au sommet de celui-ci. Par contre, si l'air est instable, l'air continuera de s'élever, avec ou sans oscillation. Cette onde orographique est aussi connue sous les noms d'« onde de relief », d'« onde de montagne » ou « onde de ressaut ».
La parcelle d'air qui vient de passer au-dessus de l'obstacle est dotée d'un certain poids. Elle est donc attirée vers le bas mais également soumise à la poussée d'Archimède qui l'attire vers le haut si sa densité devient inférieure à celle de l'environnement. Elle se comporte mécaniquement de la même façon qu'un poids suspendu à un ressort vertical repassant périodiquement au point d'équilibre. Comme la parcelle d'air a également un mouvement horizontal, les maxima et minima de l'onde sont étalés en aval de la montagne.
Lorsque l'air est suffisamment humide, des nuages orographiques peuvent apparaître dans l'air ascendant au niveau des crêtes des vagues (dessin ci-dessous). Ils se forment le plus souvent au-dessus ou en aval des chaînes de montagnes, et restent stationnaires, généralement pendant quelques heures (rarement pendant plus d'une journée).
Ces nuages d'ondes appelés lenticulaires peuvent également apparaître à différents niveaux simultanément. Souvent, un ou plusieurs tas de lenticulaires apparaissent au-dessus de la colline ou de la montagne, parfois légèrement au près ou en aval. L'influence orographique sur le flux d'air peut être significative à des niveaux dépassant souvent les niveaux des crêtes et atteignant même la tropopause.
Conditions favorables pour les ondes orographiques :
- vents de 25 nœuds ou plus, soufflant perpendiculairement au sommet de la crête de la montagne ;
- peu de changement de direction du vent avec l'altitude ;
- la vitesse du vent augmente avec l'altitude ;
- la masse d'air monte puis redescend dans un mouvement oscillatoire amorti.
Le nombre de ressauts ainsi que la distance horizontale entre deux ressauts successifs sont variables, mais
peuvent s'étendre sur 100 km ou plus en aval des crêtes des montagnes.
Certains nuages peuvent être associés aux ondes orographiques :
- Cirrocumulus permanent lenticulaire (CCSL)
- Altocumulus permanent lenticulaire (ACSL)
Ci-dessous une photo magnifique de lenticulaires prise dans le parc national Torres del Paine au Chili par le photographe russe Dimitry Dubikovskiy.
Système sous-ondulatoire
C'est dans l’écoulement sous‐ondulatoire sous le vent des montagnes que se trouvent les turbulences les plus intenses. Ces turbulences sont souvent annoncées par des nuages en forme de rouleaux plus ou moins développés et matérialisant les ressauts successifs.
Ce sont des Cumulus ou Stratocumulus que l’on appelle aussi nuages de rotors.
