Les phénomènes métérologiques dangereux

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Les phénomènes météorologiques dangereux peuvent affecter la sécurité de lexploitation aérienne comme les orages, la grêle, les turbulences, le givrage, les ondes orographiques, les tempêtes de sable ou de poussière, les cyclones tropicaux, le blizzard. Ces phénomènes sont signalés par des messages SIGMET et représentés dans les cartes TEMSI. Savoir les identifier et connaitre leur degré de dangerosité permet déviter en partie les accidents d'avion.

La grêle
La grêle est constituée de particules de glace (jusqu'à 15 cm pour un poids de 1 kg dans certains cas), appelées grêlons. C'est un phénomène relativement rare mais spectacul'aire et dangereux en aéronautique. Un grêlon est constitué en grande partie par de la glace transparente, ou par une alternance de couches de glace transparente et opaque, qui se forme lors des mouvements verticaux dans les nuages à forte extension verticale, les cumulonimbus.

Les effets de la grêle sur un aéronef sont en rapport avec la t'aille et la vitesse de chute par exemple pour un diamètre de 5 cm, la vitesse moyenne de chute est de 115 km/h.

Les dangers pour un aéronef sont larrêt des moteurs et/ou destruction, la perte des moyens de communication (bris des antennes), bris des vitres du cockpit, destruction des capteurs, bosselage de la cellule et des surfaces exposées à la grêle, (bord dattaque des ailes).


Le givre

Le givrage alourdit laéronef et modifie le profil des éléments sustentateurs entraînant une augmentation de la traînée, une diminution de la portance ce qui peut mener à un décrochage, une sérieuse dégradation de ses performances ce qui a pour effet d'augmenter la consommation de carburant, l'augmentation du poids du givre peut devenir excessif et rendre difficile le contrôle de l'appareil. De plus le givrage des ailes a une influence sur la longueur de la corde de profil par un décrochage aux extrémité, une perte defficacité des ailerons, une influence du rayon de courbure et un changement de température de la peau et du carburant.
Le givrage peut avoir des conséquences sur lempennage et les gouvernes, attention lors de la sortie des volets, les mouvements à cabrer ou à piquer car des joints, des trappes, et commandes peuvent geler.
La propulsion des moteurs peut avoir des conséquences graves comme des vibrations, une perte de puissance, lextinction des moteurs, lendommagement de ceux-ci et les projection de glace dû à l'accumulation de neige ou de glace dans les entrées d'air du compresseur au sol lors du roulage ou en vol.
Pour les voilures tournantes (hélicoptère) le givrage du rotor altère les capacité dautorotation, lobstruction des entrées d'air et lingestion de glace.
Le givrage peut avoir des conséquences sur les sondes anémométriques en cas de défaut de réchauffage donnant ainsi des information de vitesse ou de vario erronés.

Le givrage se produit à une température inférieure au point de congélation de 0 °C sur une surface froide inférieure à 0 °. Il peut être faible (pas de contraintes particulière sur la conduite de l'avion), modéré (les conditions de givrage peuvent amener à changer de cap ou daltitude) ou fort (changement immédiat de cap ou daltitude).

Les différents type de givrage :

La Gelée blanche ou Hoar frost a un aspect cristallin en forme daiguilles, décailles ou de plumes qui la rend friable. Elle se forme par la condensation solide, passage direct de la vapeur d'eau en cristaux de glace et peut se produire en dehors des nuages lors danticyclones en hiver, par nuits froides et peu ventées. Elle apparaît au sol sur un avion au parking par des températures froides ou lors d'une descente ou d'une montée rapide dans une couche humide lorsque l'avion est froid, le givrage associé est généralement faible.

Le Givre blanc ou Rime ice a un aspect blanc et opaque, plutôt friable et fragile. Il se forme sur une surface froide, dans un milieu nuageux homogène froid. Les gouttelettes en surfusion congèlent très rapidement et emprisonnent beaucoup d'air en touchant l'avion. Le givre saccumule en pointe sur les parties exposées (bords dattaque). Il sent'asse et sétend vers lavant,le givrage associé est généralement faible à modéré.

Le Givre dur, clair et transparente ou Clear ice a un aspect homogène, lisse, transparent, compact et très solide par absence dinclusion d'air. Il se forme sur une surface froide, dans un milieu nuageux homogène, les gouttelettes en surfusion sétalent et congèlent lentement. Il peut se produire quand la température est proche de 0 °C, et sétalent en dehors des zones dégivrées.

Le Givre mixte ou Mixed ice a un aspect hétérogène avec de la glace claire et compactes. Il est similaire au grivre transparent et se forme sur les surfaces froides dans un milieux nuageux hétérogène.

Le Givre verglas ou Glaze ice a un aspect identique au grivre transparent ou a la glace dure il est associé a un givrage fort.

Comment palier au givrage des aéronefs?

Au sol le dégivrage de l'avion (2 à 6 dégivreuses) avant son départ et l'application d'un liquide de protection appelé Glycol (par pulvérisation pendant 8 à 10 min) est crucial, en effet les surfaces de contrôle (volets, ailerons...) sont paralysés, perturbant ainsi les flux d'air et dégradant fortement la capacité de laile à générer la portance et augmenter la traînée. Si des morceaux de glaces suffisamment importants viennent à se détacher alors que l'appareil est en mouvement, ceux-ci peuvent être ingérés par les moteurs ou frapper les hélices causant une panne majeure.

En vol par anticipation par mise en marche de système anti givrage comme le chauffage pare brise, tubes pitots, gonflage de boudins en caoutchouc.

 

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Le blizzard


Le blizzard peut désigner une tempête de neige puissante et prolongée qui combine de basses températures avec des vents très forts chargés de flocons de neige réduisant considérablement la visibilité générale et une poudrerie ou un effet de chasse-neige élevé, déplaçant la neige très légère tombée dernièrement, simultanément et surtout après le premier phénomène, en maintenant des températures basses.

Le blizzard ou tempête de neige est caractérisé par une visibilité inférieure à  400 mètres causée par le soulèvement de la neige, avec ou sans chute de neige, des conditions venteuses turbulentes ou régulières, induisant des vitesses éoliennes égales ou supérieures à  50 km/h et un risque de givrage des aéronefs par flux d'air.

Le blizzard de surface est dû à  l'action soutenue de vents violents qui transportent sans discontinuer, parfois pendant des dizaines de jours, la neige fraîche ou les lamelles de glace, reprises aux surfaces environnantes des sommets.

Le brouillard blanc est une invasion dense de neige fine, de particules de glace, plus ou moins fondues, qui obscurcit insensiblement en quelques minutes l'air sec ou humide. Il est redouté par les pilotes, car il amène une invisibilité soudaine et imprévisible de lenvironnement. Ses effets thermiques sont variables : il peut provoquer parfois des amoncellements de glaces sur les supports froids, notamment les ailes ou les vitres, mais souvent au sol, la température peut être positive et accélérer un dégel humide en cours.

La bourrasque de neige est une forte averse de neige accompagnée de forts vents soulevant de la poudrerie. Les bourrasques sont des phénomènes particulièrement dangereux pour la circulation aérienne car elles sont très localisées. Les conditions peuvent donc être parfaites et changer soudainement comme sous un orage en été.

Dans certaines conditions particulières de vents, un tourbillon peut se développer sous les nuages de bourrasques de neige sur un plan d'eau et causer une trombe de neige, par un mécanisme similaire aux trombes marines.

La poudrerie est de la neige soulevée par le vent avec en général un vent de plus de 40 km/h et à  lapparence d'une fine poudre comme lorsque lon souffle sur du sucre en poudre. Elle est dit basse lorsque le niveau du regard ne restreint pas la visibilité et élevée lorsque la distance de visibilité est inférieur à  1 km.

 

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Les Turbulences et Cisaillement du vent

Une turbulence désigne des mouvements aléatoires de l'air associée à  toute variation de la direction et/ou de la vitesse du vent (cisaillement) engendrant des accélérations verticales ou horizontales pouvant modifier les paramètres de vol non compensés par des méthodes normales de pilotage. La turbulence forte fait l'objet de SIGMET. Les turbulences modérées et fortes sont décrites comme phénomènes significatifs sur les cartes TEMSI.

Les types de turbulences :

Les turbulences de frottements qui sont linteraction entre la surface terrestre et le vent de la Couche Limite de Surface (CLS) entre la surface et 150 ft, donc uniquement dans les basses couches.

Les turbulences d'origine convective ou thermique : elle se manifeste dans le nuage, mais aussi aux alentours, y compris dessus.

Les turbulences découlementt qui se déclinent en plusieurs formes :

• turbulence dû aux brises avec un vent de direction très différente entre le sol et le sommet de circulation de la brise (vers 1000 ft environ)
• turbulence de sillage, crée par les tourbillons générés par un aéronef
• turbulence orographique et ondes de relief, jusqu'à  1 500/2 000 m si vent fort, (supérieur à  20 kt)
• turbulence due à  une forte inversion thermique, cisaillement
• turbulence de sillage nuageux, générée par un cumulonimbus, sous le vent dans le sillage du nuage
• turbulence près des surfaces frontales, due aux contrastes thermiques des masses d'air, aux cisaillements horizontaux et aux mouvements verticaux induits
• turbulence en air clair due aux jets, en altitude élevée.

Le cisaillement du vent est un phénomène très dangereux lorsque laéronef est proche du sol à  faible vitesse, c'est-à -dire, à  l'atterrissage ou au décollage, il est dû à  une brusque variation très marquée de direction ou de vitesse du vent, sur une échelle réduite, saccompagnant souvent de turbulence forte et très locale la conséquence est une modification brutale de la trajectoire de l'avion.

Ce phénomène est généralement observé aux abords d'une couche dinversion de température (accélération et changement de direction, par vent fort lors de la présence dobstacles au sol, sous le vent d'un relief, à  proximité des surfaces frontales actives en basses couches, en situation instable, en situation convective, surtout si elle est accompagnée de précipitations, en journée, en accompagnement des brises en tout genre (de pente, de montagne ou de mer).

 

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Les éruption volcaniques
Dans le cas déruptions fortement explosives, la cendre est expulsée violemment jusqu'à une ou plusieurs dizaines de kilomètres daltitude, sous forme de nuage de cendres. Des particules de roche pulvérisée relâchées dans latmosphère et entraînées au gré des courants sont très abrasive, et peuvent fondre dans la partie chaude des réacteurs provoquent des dégâts allant de l'usure accélérée au calage des moteurs en vol.

Les effets sur les aéronef sont le calage des moteurs dû aux cristaux de silicate fondues vers 1000 °C qui saccroche sur les ailettes du stator et des turbines, dans la partie chaude du moteur, entraînant du pompage puis un calage moteur, une abrasion des structures de l'avion, du matériel de navigation et des pièces du moteur, une opacification des surfaces transparentes (vitre du cockpit), une réduction ou perte de visibilité pour le(s) pilote(s), une contamination des systèmes de climatisation et des systèmes électroniques et de navigation et souvent lapparition d'un brouillard dacide sulfurique fortement corrosif produit par oxydation et hydratation du dioxyde de soufre relâché lors de la grande majorité des éruptions.

Les orages et la foudre

Lorage est un phénomène atmosphérique caractérisé par des séries déclairs et de coups de tonnerre, toujours lié à la présence de Cumulonimbus, et très souvent accompagné de phénomènes violents comme des rafales de vent et du cisaillement ,parfois de grêle, de précipitations intenses, et de givrage.

Les mouvements verticaux violents à l'intérieur du nuage font sentrechoquer les particules d'eau et de glace, provoquant lélectrisation du nuage et la séparation des charges. Les particules les plus lourdes (gouttes d'eau) chargées négativement se retrouvent dans le bas du nuage, alors que les particules les plus légères (cristaux de glace) chargées positivement sont situées dans le haut du nuage.

A l'intérieur, les particules chargées négativement et positivement se répartissent à divers étages ; des microdécharges se propagent alors et finissent par établir une liaison électrique entre le nuage et le sol (la foudre), entre deux nuages (décharge inter nuage) et dans le nuage (décharge intra nuage). Au cours de ces décharges, la température de l'air peut atteindre 30 000 °C en quelques millièmes de seconde.

Les types de cellules orageuses :

Les cellules ordinateurn'aires de 10 à 15 km de 3 phases de 30 à 50 minutes et une vitesse moyenne.

Les orages multicellull'aire de 30 à 50 km qui se déplacent sur un coté avec des vents très fort et des groupes de cellules à différents stades.

Les orages supra-cellul'aire de 50 à 100 km qui se déplacent différemment en fonction du vent, ils sont très violent (grêles, tornades, trombe marine, overshoot).

La foudre

Bien que léclair et le fort coup de tonnerre puissent alarmer les passagers et léquipage, les avions sont généralement indemnes car insensibles au foudroiement comme un cage de Faraday. Généralement le courant frappe à une extrémité comme le bout de laile, la peau servant de conducteur électrique dirige le courant vers la queue.