Phénomènes orageux
Le nuage le plus dangereux pour l'aéronautique est le cumulonimbus.
Il est très dangereux du fait de la turbulence violente dont il est le siège, du givrage
qu'il peut provoquer et de son grand développement vertical.
Les cumulonimbus sont des nuages d'origine convective, ce sont des cumulus de
forte extension verticale. L'air chauffé en surface s'élève, refroidit, et la vapeur d'eau
se condense en nuage. Des cristaux de glace constituent la partie supérieure
des cumulonimbus. Quand des conditions chaudes et humides présentes
vers la surface, mais plus froides et sèches en altitude alors leur formation est
favorisée. A l'intérieur, on trouve une zone avec des mouvements ascendants,
une zone avec des mouvements descendants et entre les deux une zone où se
trouve une couche verticale de friction*.
L'orage
Il est composé d'un ou plusieurs cumulonimbus; ces nuages peuvent avoir une très
grande amplitude aussi bien au niveau vertical qu'horizontal. La base peut aussi bien se trouver près du sol qu'à 1 000 m d'altitude. De plus, très souvent, un nuage en forme de rouleau sombre précède le cumulonimbus accompagné d'un vent à rafales
violentes. A son sommet, les faux cirrus de l'enclume peuvent s'établir sur 150 km
à la ronde. L'orage dépend aussi de la répartition des charges électriques au sein du
cumulonimbus.
L'orage est défini par des décharges brusques d'électricité atmosphérique se
manifestant par une lueur brève et intense, l'éclair, et par un bruit sec ou un
roulement sourd, le tonnerre.
A noter que les orages, toujours accompagnés de cumulonimbus, sont le plus souvent
le siège de précipitations de forte intensité sous forme d'averses.
Ainsi, l'orage présente cinq dangers graves pour le pilote d'avion : turbulence, givrage, grêle, foudre et visibilité réduite.
Il a été estimé d'après le diamètre des grêlons tombés d'un cumulonimbus qu'il
peut contenir des courants ascendants atteignant 300 km/h, facilement capables de
désemparer un avion, de le hisser ou de le faire tomber pendant des milliers de
mètres, voire même de le désintégrer. De même la température de la partie
pluvieuse allant de 0° a -10° peut envelopper l'avion d'une couche de glace.
A l'intérieur de ces nuages il y aura formation de grêle qui, bien que toujours présente, n'arrivera pas obligatoirement jusqu'au sol.
La présence de la foudre entre les nuages et le sol est donc un signe d'une
turbulence sévère.
Il arrive parfois que les orages s'organisent en lignes parfois longues d'un millier de
kilomètres où cohabitent plusieurs cumulonimbus.
La foudre
A l'intérieur du cumulonimbus, les particules d'eau et de glace s'entrechoquent avant de suivre des trajectoires différentes. Ainsi, ces innombrables collisions provoquent
l'électrisation du nuage. Il s'ensuit des micro-décharges qui se propagent et finissent
par établir une liaison électrique entre le nuage et le sol. Une émission lumineuse
intense, génératrice d'un réchauffement intense de l'air, apparaît, c'est l'éclair
qui se dilate très rapidement en créant une onde de choc : le tonnerre.
La foudre est donc une décharge électrique qui se produit entre un nuage chargé
d'électricité et la terre ou entre deux nuages de charges différentes ou opposées.
Elle désigne l'association de l'éclair et du tonnerre.
Toutes les minutes environ, une centaine d'éclairs s'abattent sur la terre.
(Nous pouvons observer les impacts de foudre sur le site
http://www.meteociel.fr/observationsmeteo/foudre.php).
Une décharge moyenne est de l'ordre de 100 millions de volts.
Si la foudre ne présente pas de dangers réels pour les occupants de l'avion, elle peut
néanmoins détruire certains instruments de navigation et aveugler momentanément
les pilotes.
Ainsi, les dégâts occasionnels peuvent se produire sur les installations électriques et
magnétiques de l'appareil. On peut observer, quelquefois, la mise en surtension des
appareils numériques, l'arrêt de la radiocommunication mais aussi occasionnellement
le bris du pare-brise, des phares ou des antennes. L'avion réagit souvent comme une
cage de Faraday, c'est à dire que lorsque la foudre frappe un corps conducteur creux
comme l'avion, le courant reste sur sa surface externe.
Comme les avions sont constitués en matériaux métalliques, attiré par le fuselage,
le courant électrique est évacué par des tiges fixées au bout des ailes que l'on appelle
départiteurs statiques.
Sur un avion en vol, il y a un point d'entrée et de sortie du courant électrique qui ne
fait que passer mais qui peut aussi occasionner des dégâts au niveau des câbles, des
instruments, des antennes, etc... et endommager, en outre, le système électrique.
Généralement, les avions de ligne sont foudroyés, en moyenne, une fois toutes les
1 000 heures de vol.
La foudre peut se produire du nuage vers le sol, mais aussi de nuage à nuage et même
du sol vers le nuage.
La foudre se manifeste par :
-La décharge :
La décharge développe une énergie considérable. Son intensité peut atteindre
130 000 ampères*.
La décharge est en fait une électrocution mais comme l'avion est une cage de Faraday, ceux qui sont à l'intérieur ne risquent rien.
-L'éclair :
L'éclair provoque un aveuglement temporaire dangereux, surtout à l'atterrissage.
De plus, le risque d'aveuglement n'est pas négligeable, surtout de nuit.
En effet, l'intensité lumineuse est si puissante qu'elle peut affecter plus ou moins
durablement les capacités visuelles d'un navigant.
L'éclair est une émission lumineuse intense qui est génératrice d'un réchauffement
intense de l'air et qui se dilate très rapidement en créant une onde de choc : le tonnerre.
-Le tonnerre :
Le tonnerre est dû à l'accroissement brusque de la pression sur le trajet de l'éclair.
Cet accroissement de pression donne naissance à une onde sonore.
Il s'agit de l'assourdissement.
Le bruit de tonnerre produit par l'éclair est extrêmement variable et dépend de
critères encore mal connus : température de l'air, degré d'humidité, importance de la
décharge et distance parcourue par l'étincelle.
Suivant les circonstances, le bruit peut être totalement absent ou si violent qu'il peut
provoquer des ruptures de tympan.
Afin d'éviter les zones à risques d'orages, le pilote dispose de la carte TEMSI qui lui fait
apparaître les zones de cumulonimbus et une fois en vol le radar météo qui indiquera
au pilote la route à suivre afin d'éviter toute pénétration d'une cellule orageuse
(zone rouge sur l'écran radar) comme nous le montre la photo ci-dessous.
