THERMODYNAMIQUE DE L'AIR ET LES ASCENDANCES THERMIQUES
<= Notes sur les pratiques techniques
Equation d'état: L'air se comporte comme un gaz parfait:
PV=mRT
T' est toujours supérieur à T mais cet écart ne dépasse jamais 5°C. Cette différence est négligeable au dessus de 3000m en raison de la faible teneur en vapeur d'eau.
Température potentielle: température qu'aurait une masse d'air, actuellement à la température T et à la pression P, si elle était ramenée par transformation adiabatique à la pression P0
On doit le placer dans un endroit où sa température puisse s'équilibrer avec celle de l'air ambiant et où on minimise les échanges par convection, conduction, rayonnement. Ils sont placés dans des abris normalisés: aérés (persiennes), protégés du rayonnement solaire (matériau isolant, peinture blanche), la porte s'ouvre face au nord pour ne pas perturber la mesure:
Lois des gradients adiabatique sec et pseudo-adiabatique sec:
Courbe d'état: courbe établissant la variation de température avec l'altitude (émagramme). Cela permet de savoir si l'atmosphère est stable ou instable:
Inversion: Tranche de l'atmosphère dans laquelle la
température augmente ou reste constante avec l'altitude. L'air est souvent beaucoup plus sec au dessus des inversions. Sous l'inversion cela peut
donner des mers de brumes ou de nuages. Causes:
La bulle d’air s’élève
alors; des brises convergentes affluent vers les cotés pour
alimenter le phénomène; l’ascendance dure tant que la différence de
température entre la particule d’air et l’air ambiant n’est pas comblée. La
vitesse de la bulle dépend de son écart de température avec la masse d’air
On distingue les bulles (phénomène
ponctuel) et les colonnes (qui sont continues). La bulle d’air est plus
fréquente dans les endroits ventilés, la colonne dans les endroits abrités.
Où se produisent les
ascendances: les bonnes surfaces sont celles dont la température
superficielle s’élève assez facilement sous le rayonnement solaire. Mieux vaut
donc un sol clair qui réémet immédiatement la chaleur reçue, qu’un sol sombre
qui absorbe la chaleur et la répartit dans sa profondeur. Les facteurs
favorables sont donc:
Ce n’est pas tant les
caractéristiques dans l’absolu d’un sol qui comptent, mais plutôt son pouvoir
absorbant face à celui des sols qui l’environnent :
Restitution: Inversement lorsque le soleil
disparaît, les bonnes sources thermiques n’ont pas de réserves pour rester
chaudes et se refroidissent rapidement. Les mauvaises sources au contraire, qui
ont enfoui des calories en profondeur, se trouvent être relativement
chaudes: elles restituent alors la chaleur emmagasinée sous formes
d’ascendances douces et calmes. Les lieux
les plus propices à la restitution sont les versants ouest et nord ouest
boisés, bien chauffés par le soleil de la fin de l’après midi.
Accident dans l’évolution
de la convection: la convection est liée à l’ensoleillement, toute
cause diminuant ce dernier sera néfaste à la première:
Si le
plafond est bas, les ascendances sont assez nombreuses, et généralement
faible |
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Si le
plafond est élevé, les ascendances sont moins nombreuses, mais plus
puissantes |
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En cas d’air stable le nuage se
développe assez peu, même si la condensation entraîne un regain d’instabilité.
En cas d’air instable on a deux possibilités :
Cumulus (Cu): nuages séparés, à contours bien délimités, en forme de choux fleurs; d’un blanc éblouissant dans leur partie ensoleillé, ils sont d’un gris dégradé ailleurs. Lorsque le vent est fort les cumulus ont tendance à s’aligner, donnant ainsi des rues de nuages. Les cumulus peuvent donner des averses.
Dans un cumulus la partie ascendante se trouve généralement au vent, ou au soleil quand il n’y a pas de vent. Se souvenir que plus on arrive haut sous un cumulus, plus on a de chances d’accrocher. A basse hauteur en cas de vent il est parfois difficile de trouver l’ascendance ayant donnée le cumulus. il faut alors se préoccuper des zones contrastées au sol. Il y a des chances de trouver l’ascendance légèrement décalée sous le vent de ces zones favorables.
Evolution: Les formes 1, 2 et 3 sont les débuts de la vie du nuage lorsqu’il est alimenté; c’est là que sont les meilleures ascendances. Le nuage adulte a une forme en triangle, dont la base est plate et nette. Un jour donné, le cumulus le plus épais matérialise souvent l’ascendance la plus puissante (cette règle n’est pas systématique). Lorsque l’alimentation a cessé le triangle a la pointe vers le bas, la base est floue et déchiquetée
Position de l’ascendance sous
le nuage :
Effet du vent sur les
ascendances:
Un vent
régulier ne hache pas les ascendances dont l’exploitation est facilitée |
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Un vent
irrégulier, ou très fort, donne une ascendance hachée et difficile à
exploiter |
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Les
cumulus peuvent être déformés, le sommet rabattu par le vent. L’ascendance se
trouve alors sous la partie au vent du nuage |
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Rues de nuages et cellules: Les ascendances ont souvent un aspect régulier, en rues ou en cellules. Dans les premières centaines de métres les thermiques se forment de manière désorganisée en fonction du sol. Au dessus l'organisation en rouleaux ou cellules se met en place.
Rues: Lorsque l'instabilité dynamique domine les acendances s'organisent en alignement. Sous l'influence de la convection et du vent les lignes d'ascendances et de descendances alternent, donnant des rouleaux convectifs. Les ingrédients de la régularité sont: le vent, l'instabilité thermique et un bon cisaillement de vent entre le sol et l'inversion.