Vent et courants

L'air s'écoule des zones de haute pression vers les zones de basse pression car l'air recherche toujours une pression plus basse. La combinaison des différences de pression atmosphérique, de la force de Coriolis, du frottement et des différences de température de l'air près de la terre provoquent deux types de mouvement atmosphérique : les courants convectifs (mouvement ascendant et descendant) et le vent (mouvement horizontal). Les courants et les vents sont importants car ils affectent les opérations de décollage, d'atterrissage et de vol de croisière. Plus important encore, les courants et les vents ou la circulation atmosphérique provoquent des changements météorologiques.

Modèles de vent 

Dans l'hémisphère nord, le flux d'air des zones de haute à basse pression est dévié vers la droite et produit une circulation dans le sens des aiguilles d'une montre autour d'une zone de haute pression. C'est ce qu'on appelle la circulation anticyclonique. L'inverse est vrai des zones de basse pression ; l'air s'écoule vers une dépression et est dévié pour créer une circulation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre ou cyclonique. 

Les systèmes à haute pression sont généralement des zones d'air sec et descendant. Le beau temps est généralement associé aux systèmes à haute pression pour cette raison. Inversement, l'air s'écoule dans une zone de basse pression pour remplacer l'air ascendant. Cet air apporte généralement une nébulosité et des précipitations croissantes. Ainsi, le mauvais temps est couramment associé à des zones de basse pression.

Une bonne compréhension des modèles de vent à haute et basse pression peut être d'une grande aide lors de la planification d'un vol, car un pilote peut tirer parti des vents arrière bénéfiques. Lors de la planification d'un vol d'ouest en est, des vents favorables seraient rencontrés le long du côté nord d'un système à haute pression ou du côté sud d'un système à basse pression. Sur le vol de retour, les vents les plus favorables seraient le long du côté sud du même système anticyclonique ou du côté nord d'un système dépressionnaire. Un avantage supplémentaire est une meilleure compréhension du type de temps auquel s'attendre dans une zone donnée le long d'un itinéraire de vol en fonction des zones prédominantes d'anticyclones et de dépressions.

Bien que la théorie de la circulation et des modèles de vent soit exacte pour la circulation atmosphérique à grande échelle, elle ne prend pas en compte les changements de circulation à l'échelle locale. Les conditions locales, les caractéristiques géologiques et d'autres anomalies peuvent modifier la direction et la vitesse du vent près de la surface de la Terre.

Courants convectifs 

Les sols labourés, les rochers, le sable et les terres arides absorbent rapidement l'énergie solaire et peuvent donc dégager une grande quantité de chaleur ; tandis que l'eau, les arbres et d'autres zones de végétation ont tendance à absorber plus lentement la chaleur et à dégager de la chaleur. Le réchauffement inégal de l'air qui en résulte crée de petites zones de circulation locale appelées courants de convection.   

Les courants de convection provoquent l'air cahoteux et turbulent parfois ressenti lors de vols à basse altitude par temps chaud. Lors d'un vol à basse altitude au-dessus de surfaces variées, des courants ascendants sont susceptibles de se produire au-dessus de la chaussée ou d'endroits arides, et des courants descendants se produisent souvent au-dessus de l'eau ou de vastes zones de végétation comme un groupe d'arbres. En règle générale, ces conditions turbulentes peuvent être évitées en volant à des altitudes plus élevées, même au-dessus des couches de cumulus.

Les courants convectifs sont particulièrement perceptibles dans les zones avec une masse terrestre directement adjacente à une grande masse d'eau, comme un océan, un grand lac ou une autre zone d'eau appréciable. Pendant la journée, la terre se réchauffe plus rapidement que l'eau, de sorte que l'air au-dessus de la terre devient plus chaud et moins dense. Il s'élève et est remplacé par de l'air plus frais et plus dense provenant du dessus de l'eau. Cela provoque un vent terrestre appelé brise de mer. Inversement, la nuit, la terre se refroidit plus vite que l'eau, tout comme l'air correspondant. Dans ce cas, l'air plus chaud au-dessus de l'eau monte et est remplacé par l'air plus frais et plus dense de la terre, créant un vent du large appelé brise de terre. Cela inverse le modèle de circulation du vent local. Les courants convectifs peuvent se produire partout où il y a un réchauffement inégal de la surface de la Terre.

Les courants convectifs proches du sol peuvent affecter la capacité d'un pilote à contrôler l'avion. Par exemple, en approche finale, l'air ascendant d'un terrain dépourvu de végétation produit parfois un effet de montgolfière qui peut amener un pilote à dépasser le point d'atterrissage prévu. D'autre part, une approche au-dessus d'une grande étendue d'eau ou d'une zone de végétation épaisse a tendance à créer un effet d'enfoncement qui peut amener un pilote imprudent à atterrir en deçà du point d'atterrissage prévu.

Effet des obstructions sur le vent 

Il existe un autre danger atmosphérique qui peut créer des problèmes pour les pilotes. Les obstacles au sol affectent la circulation du vent et peuvent constituer un danger invisible. La topographie du sol et les grands bâtiments peuvent interrompre le flux du vent et créer des rafales de vent qui changent rapidement de direction et de vitesse. Ces obstacles vont des structures artificielles, comme les hangars, aux grands obstacles naturels, comme les montagnes, les falaises ou les canyons. Il est particulièrement important d'être vigilant lorsque vous arrivez ou sortez d'aéroports qui ont de grands bâtiments ou des obstacles naturels situés près de la piste. 

L'intensité de la turbulence associée aux obstacles au sol dépend de la taille de l'obstacle et de la vitesse primaire du vent. Cela peut affecter les performances de décollage et d'atterrissage de tout avion et peut présenter un danger très sérieux. Pendant la phase d'atterrissage du vol, un aéronef peut « tomber » en raison de l'air turbulent et être trop bas pour franchir les obstacles pendant l'approche. 

Cette même condition est encore plus visible lorsque vous volez dans des régions montagneuses. Alors que le vent monte doucement du côté au vent de la montagne et que les courants ascendants aident à transporter un avion au-dessus du sommet de la montagne, le vent du côté sous le vent n'agit pas de la même manière. Au fur et à mesure que l'air descend du côté sous le vent de la montagne, l'air suit le contour du terrain et est de plus en plus turbulent. Cela a tendance à pousser un avion contre le flanc d'une montagne. Plus le vent est fort, plus la pression descendante et la turbulence deviennent importantes.

En raison de l'effet du terrain sur le vent dans les vallées ou les canyons, les courants descendants peuvent être importants. Avant d'effectuer un vol en terrain montagneux ou à proximité, il est utile pour un pilote qui n'est pas familier avec une région montagneuse de se faire vérifier par un instructeur de vol qualifié en montagne.

Cisaillement du vent à basse altitude 

Le cisaillement du vent est un changement soudain et drastique de la vitesse et/ou de la direction du vent sur une très petite zone. Le cisaillement du vent peut soumettre un aéronef à de violents courants ascendants et descendants, ainsi qu'à des changements brusques du mouvement horizontal de l'aéronef. Alors que le cisaillement du vent peut se produire à n'importe quelle altitude, le cisaillement du vent à basse altitude est particulièrement dangereux en raison de la proximité d'un aéronef au sol. Le cisaillement du vent à basse altitude est généralement associé au passage de systèmes frontaux, d'orages, d'inversions de température et de vents forts en altitude (plus de 25 nœuds). 

Le cisaillement du vent est dangereux pour un avion. Il peut modifier rapidement les performances de l'avion et perturber l'assiette de vol normale. Par exemple, un vent arrière qui se transforme rapidement en vent de face entraîne une augmentation de la vitesse et des performances. À l'inverse, un vent de face se transformant en vent arrière entraîne une diminution de la vitesse et des performances. Dans les deux cas, un pilote doit être prêt à réagir immédiatement à ces changements pour garder le contrôle de l'avion.

Le type le plus grave de cisaillement du vent à basse altitude, une microrafale, est associé à des précipitations convectives dans l'air sec à la base des nuages. L'activité des microrafales peut être indiquée par un puits de pluie intense à la surface, mais virga à la base des nuages ​​et un anneau de poussière soufflante est souvent le seul indice visible. Une microrafale typique a un diamètre horizontal de 1 à 2 miles et une profondeur nominale de 1 000 pieds. La durée de vie d'une microrafale est d'environ 5 à 15 minutes, période pendant laquelle elle peut produire des courants descendants allant jusqu'à 6 000 pieds par minute (fpm) et des pertes de vent de face de 30 à 90 nœuds, dégradant gravement les performances. Il peut également produire de fortes turbulences et des changements dangereux de direction du vent. Considérez la figure : lors d'un décollage par inadvertance dans une microrafale, l'avion peut d'abord subir un vent de face augmentant les performances (1), suivi de courants descendants diminuant les performances (2), suivi d'un vent arrière augmentant rapidement (3). Cela peut entraîner un impact sur le terrain ou un vol dangereusement près du sol (4). Une rencontre pendant l'approche implique la même séquence de changements de vent et pourrait forcer l'avion au sol avant la piste.

La FAA a fait un investissement substantiel dans la prévention des accidents par microrafale. Le LLWAS-NE entièrement repensé, le TDWR et l'ASR-9 WSP sont des systèmes d'alerte de microrafale habiles installés dans les principaux aéroports. Ces trois systèmes ont fait l'objet d'une évaluation approfondie sur une période de 3 ans. Chacun a émis très peu de fausses alertes et détecté des microrafales bien au-dessus de l'exigence de détection de 90% établie par le Congrès. De nombreux vols impliquent des aéroports dépourvus d'équipement d'alerte aux microrafales, c'est pourquoi la FAA a également préparé du matériel de formation sur le cisaillement du vent : Advisory Circular (AC) 00-54, FAA Pilot Wind Shear Guide. Vous y trouverez des informations sur la manière de reconnaître le risque d'une rencontre avec une microrafale, sur la manière d'éviter une rencontre et sur la meilleure stratégie de vol pour une évasion réussie en cas de rencontre.

Il est important de se rappeler que le cisaillement du vent peut affecter n'importe quel vol et n'importe quel pilote à n'importe quelle altitude. Bien que le cisaillement du vent puisse être signalé, il reste souvent non détecté et constitue un danger silencieux pour l'aviation. Soyez toujours attentif à la possibilité de cisaillement du vent, en particulier lorsque vous volez dans et autour d'orages et de systèmes frontaux. 

Représentation du vent et de la pression sur les cartes météorologiques de surface 

Les cartes météorologiques de surface fournissent des informations sur les fronts, les zones de haute et basse pression, ainsi que les vents et pressions de surface pour chaque station. Ce type de carte météo permet aux pilotes de voir les emplacements des fronts et des systèmes de pression, mais plus important encore, il représente le vent et la pression à la surface pour chaque emplacement. 

Les conditions de vent sont signalées par une flèche attachée au cercle d'emplacement de la station. Le cercle de la station représente la tête de la flèche, la flèche pointant dans la direction d'où souffle le vent. Les vents sont décrits par la direction d'où ils soufflent, ainsi un vent du nord-ouest signifie que le vent souffle du nord-ouest vers le sud-est. La vitesse du vent est représentée par des barbes ou des fanions placés sur la ligne du vent. Chaque barbe représente une vitesse de dix nœuds, tandis qu'une demi-barbe est égale à cinq nœuds et un fanion est égal à 50 nœuds.  

La pression pour chaque station est enregistrée sur la carte météo et est indiquée en mb. Les isobares sont des lignes tracées sur le graphique pour représenter des lignes d'égale pression. Ces lignes forment un motif qui révèle le gradient de pression ou le changement de pression sur la distance. Les isobares sont similaires aux courbes de niveau sur une carte topographique qui indiquent les altitudes du terrain et l'inclinaison des pentes. Par exemple, des isobares rapprochées indiquent un gradient de pression abrupt et des vents forts prédominent. Les gradients peu profonds, en revanche, sont représentés par des isobares très espacées et indiquent des vents légers. Les isobares aident à identifier les systèmes à basse et haute pression, ainsi que l'emplacement des crêtes et des creux. Un anticyclone est une zone de haute pression entourée d'une basse pression ; une dépression est une zone de basse pression entourée d'une pression plus élevée. 

Les isobares fournissent des informations précieuses sur les vents dans les premiers milliers de pieds au-dessus de la surface. Près du sol, la direction du vent est modifiée par le frottement et la vitesse du vent diminue en raison du frottement avec la surface. À des niveaux de 2 000 à 3 000 pieds au-dessus de la surface, cependant, la vitesse est plus grande et la direction devient plus parallèle aux isobares.

Généralement, le vent à 2 000 pieds au-dessus du sol (AGL) est de 20° à 40° à droite des vents de surface, et la vitesse du vent est plus grande. Le changement de direction du vent est le plus important sur les terrains accidentés et le moins important sur les surfaces planes, telles que les eaux libres. En l'absence d'informations sur les vents en altitude, cette règle empirique permet une estimation approximative des conditions de vent à quelques milliers de pieds au-dessus de la surface.