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Tout ?
On va essayer. Enfin, tout ce que je sais...

On souffle le chaud et le froid
Les déplacements d'air sont provoqués par les écarts de température entre les masses d'air. Ces déplacements ne se font pas de façon linéaire parce que la terre tourne, et qu'en plus, elle est ronde et qu'en plus, elle est inclinée sur son axe. Du coup, la quantité d'énergie que reçoit chaque m² varie en permanence et l'air sur cette surface ne cesse de varier de température en tournicotant dans tous les sens.

Ces différences de températures provoquent des différences de pression, celle que mesurent les baromètres L'air chaud, plus léger, monte sur l'air froid. L'air froid, plus lourd, passe sous l'air chaud et à la fin, tout se mélange pour nous donner... de l'air tiède (et de la flotte ! ). Cet air mélangé met du temps à devenir homogène. En fait, il se crée des petites bulles d’air de densité légèrement différentes. On peut avoir une bonne idée de ces bulles d’air en regardant des cumulus. Passer d’une bulle à l’autre provoque des turbulences, mais pas que.

Plus l’air est dense, mieux il porte les avions. Un altimètre, c’est simplement un baromètre. Donc, en passant d’une masse d’air à une autre, un avion va (un petit peu) changer d’altitude. Quand ce changement est brutal, on ressent une turbulence.
Tout cela serait très simple si l'air chaud ne se refroidissait pas en montant, devenant un air chaud plus froid que l'air froid en dessous qui se réchauffe mais reste quand-même de l’air froid. C’est juste un truc à avoir en tête pour se dire qu’en fait, la mesure de la température de l’air mesure aussi la quantité de chaleur de tout ce que contient cet air dont la quantité d’eau : le calcul d’une température est aussi un calcul d’énergie. C’est ce que l’on appelle le coefficient adiabatique. On verra que cela peut jouer des (mauvais) tours.

Y a turbulences et turbulences

On peut résumer ces déplacements d’air en trois grandes catégories, chacun générant des turbulences de types différents.

- La circulation générale de l'atmosphère. L'air des pôles descend sous l'air tropical et l’air tropical s’étend au-dessus de l’air polaire. L’endroit où ces masses d’air se rencontrent, c’est le front. Le mélange génère d'immenses tourbillons de vent de plusieurs centaines de Km de diamètre : les dépressions, comme le ferait une main qui se déplace dans l'eau du bain. La main figure le front, le tourbillon qu’elle provoque, la dépression. Cela génère un vent assez peu stable, qui fait bouger tout ce qu'il rencontre, le vent que tout le monde connaît dans ce bas monde. En avion, on le rencontre depuis le sol jusqu'à une dizaine de Km d'altitude. Cependant, sauf au franchissement d’un front proprement dit, les différences de pression sont peu sévères à un endroit donné. On observe surtout des déplacements latéraux. Voilà ce que cela peut donner au sol : observe surtout les déplacement verticaux.



Parmi ces turbulences dues à la circulation générale, on peut inclure celles que rencontre un avion à proximité immédiate des courants jet (ou jet-streams, petites manches d’air situées à haute altitude au bord des dépressions qui tournent autour de la terre à une vitesse est très élevée). L’entrée ou la sortie secoue un peu, parfois beaucoup. On les classe aussi parmi les turbulence en air clair (parce que l'air y sec !) mais je les préfère les mettre là parce que leur cause -le déplacement horizontal de masses d'air - s'y rapporte mieux.

- Les déplacements orographiques. Lorsque le vent rencontre un relief, l’air monte au dessus de ce relief et redescend ensuite. Cela peut secouer. Phénomène que l’on rencontrera fréquemment au dessus des Alpes et de tous les massifs montagneux.

- La circulation verticale de l’air. Dans les cas qui précèdent, l’air se déplace horizontalement. Les différences de pression sont faibles donc les turbulences faibles ou modérées. Il existe cependant plusieurs phénomènes locaux provoqués par un déplacement vertical dû à de fortes différences de températures, donc de pression.
Ceux-là sont plus dangereux.

Les turbulences de ciel clair. On passe dans de l’air sec au dessus d’un sol chauffé par le soleil. Ouille ouille ouille ! L’air chauffé, moins dense, s’élève rapidement. La différence de pression peut être sensible. L’avion peut perdre d’un coup cent ou deux cent pieds dans une chute qui peut être assez brutale. Ces turbulences sont d’autant plus spectaculaires qu’elles sont ponctuelles et difficiles à anticiper, au-dessus d’un désert par exemple. Les radars météo n’observant que les goutes d’eau, cet air sec n’est pas visible.

Pour faire plus efficace, plusieurs causes ci-dessus peuvent se cumuler : une composante orographique peut renforcer une turbulence de ciel clair.

Les cumulonimbus. Un cumulonimbus est un phénomène météorologique très localisé, qui cumule les phénomènes précédents : de l’air - humide cette fois-ci - est réchauffé par le sol et génère des phénomènes convectifs qui possèdent une énergie considérable. L’élévation d’air chaud à la périphérie est compensée au centre par une chute de l’air froid d’altitude. Tout cela tourne comme dans une tornade avec des composantes verticales dont la vitesse peut dépasser une centaine de Km/h. Ils sont très hauts (du sol à 10/15 Km). On en trouve une bonne description ici : http://www.meteofrance.fr/prevoir-le-te ... les-orages
Avantage : comme ils sont gavés d’eau, les cumulonimbus apparaissent en rouge sur les écrans des radars météo et sont toujours contournés.
Ils provoquent aussi ce que l’on appelle des windshears, ces vents dangereux, très localisés, qui plaquent l’avion au sol dans un atterrissage et que les pilotes évitent le plus souvent par une remise de gaz.

Même dans les cyclones, ça casse pas !
Enfin : les cyclones. Les cyclones sont des dépressions très creuses dotées d'une énergie considérable. Ils réunissent la totalité des phénomènes dont on a parlé : un mélange de dépression et d’air convectif renforcé par un apport permanent d’air chaud venu de la mer.
Pour être rassuré sur la robustesse des avions, il ne faut pas oubler que nous connaissons bien l’intérieur des cyclones par des vols réguliers en leur sein d’avions munis de pleins de capteurs. A ma connaissance, aucun liner ne s’est cassé à cause de turbulences, et, semble-t-il, à la connaissance du BEA non plus.
http://www.bea.aero/etudes/turbulences. ... aerien.pdf

Que reste-t-il après ce tour d’horizon ? Les hautes pressions, ces grosses poches d’air froid et sec qui rivent au sol un air immobile dont rêvent tout pilote et tout passager aspirant à un vol tranquille...