Meteorologie Aeronautique

06/10/2008

METEOROLOGIE AERONAUTIQUE Par RAKOTOVAO Tahinjanahary Gaël

Prélude • Définition: Science de l’atmosphère et des prévisions du temps, études des mouvements atmosphériques.

• Principe: Les phénomènes du temps sont liés au mouvement de l’atmosphère.

• Aspects: Météorologie synoptique
évolution des phénomène à grande échelle. Météorologie aéronautique
domaine de la navigation aérienne
SECURITE DU VOL. Météorologie agricole. Météorologie maritime. Météorologie spatiale
satellite et observation spatiale.

• Echelle du temps: La situation actuelle
le temps présent Climatologie
aspect du temps sur une longue durée

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L’atmosphère terrestre • La Terre:

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Vitesse angulaire: 7,292.10 rad/s Rayons: grand rayon: 6378 km à l’équateur petit rayon: 6357 km aux pôles

Superficie des Océans: 3,61.1014 m2 Superficie des continents: 1,49.1014m2 Plan de l’elliptique: Courbe en ellipse décrit par la Terre. L’axe de rotation de la Terre fait un ange de 23°27’ avec le plan de l’elliptique

• L’Atmosphère: Mince péninsule gazeuse recouvrant la croûte terrestre, siège des phénomènes principaux. Composition:  Air sec: composé par l’Azote (78,09%), Oxygène (20,95%), Argon (0,93%), Gaz carbonique (0,03%), et gaz rares (He, Kr, H, Xe, …) jusqu’à 25km d’altitude.  Vapeur d’eau: décroit avec l’altitude.  Impureté: particule microscopique ou aérosols
noyaux (d’Aitken<0,1µ; géant si>1µ; gros ∈ 0,1µ-1µ).  Porteurs de charge électrique
conductivité électrique et ionisation.

Vent: mouvement propre de l’atmosphère que l’on peut repérer par rapport à la surface terrestre considérer comme fixe.

L’atmosphère terrestre Les couches de l’atmosphère: La troposphère: observation des plus grandes parties des phénomènes météorologiques.  Couche turbulente: comprend des mouvements turbulents provoqué par les convections mécanique (relief) et les convections thermiques (chaleur du sol)
jusqu’à 2000m  Couche atmosphère libre: écoulement linéaire du vent.

Au fur et à mesure qu'on s'élève dans la troposphère la température décroît de façon régulière d'environ 6 degrés Celsius tous les 1000m

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∆T = −6°C / 1000m = −2°C / 1000 ft ∆Z

La stratosphère: Altitude ∈ [tropopause-50km], T°= Cte ∈[tropopause-20km] puis croit légèrement jusqu’à 30km
lieu de la couche d’ozone (à -54°C). ---La Mésosphère: Altitude =80km(T° atteint-80°C) ---La Thermosphère: Altitude= 500km; T° augmente avec Z (T° atteint 100°C)
Lieu de l’Ionosphère. http://www.ffme.fr/technique/meteorologie/theorie/atmosphere/composition.htm

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Loi des gaz Dans l’atmosphère la masse (δM) et la composition d’un particule sont constante, c’est son volume(δV), sa pression(P) et sa température (T) qui varient. Volume massique: Masse volumique:

a=

δV δM

ρ

1 a

• Loi de Charles:« A Pression constante, le volume massique est directement proportionnelle à la Température absolue » a

T

=

a0 =k T0

• Loi de Boyle-Mariotte: à T cste: P ⋅ a = cste PV

• Loi de Charles-Boyle: T

=

P0V0 = Cte T0

• Equation d’état d’un gaz parfait: relation entre P, a et T: P = ρ ⋅ R ⋅T

tel que R=287 J/Kg. °K

Outils météorologique • Les échelles: dimensions du domaine. Echelle A (Echelle synoptique): adopté pour les problèmes de prévision de temps 1000km ≤L<10000km, 3j ≤t<8j. Echelle P (Echelle planétaire ou climatologique): échelle de la circulation générale qui étudie les grands trait de l’écoulement d’air à la surface de la Terre. L≥10000km, t≥8j Echelle B (Echelle aérologique): 100km≤L<1000km, 12h ≤t<3j Echelle C (Macro-Echelle): 10km ≤L<100km, 2h ≤t<12h Echelle D (Micro-Echelle):1km≤L<10km, 30mn≤t<2h Echelle E (Echelle de laboratoire): L<1km, t<30mn.

• Les moyens d’investigations: Observation au sol. Observation en altitude: Radar, fusées, Avion, Ballon sonde, Satellites(système d’étude de l’environnement) Satellite opérationnelle: sur orbite terrestre basse (800-1500km). Satellite géostationnaire: fixe par rapport au sol (36000km). Satellite de Recherche et développement.

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Pression Atmosphérique • Définitions: Poids d’une colonne d’air de section unitaire uniforme, de hauteur infini qui surmonte le lieu considéré. Force par Unité de Surface: P=F/S.

• Types: Baromètre à mercure, Baromètre métallique (capsule de Vidie ou Holostérique): constitué par une capsule anéroïde.

• Unités: Pascal(Pa), hPa=mb, 1013,25hPa=760 mm Hg=29,92 in Hg

Variation de la Pression Atmosphérique • Variation régulière: En fonction de l’heure locale
marrée barométrique.

• Variation irrégulière: dues : aux alternances de zones de pressions relativement basses et hautes aux passages des orages et des cyclones tropicaux

• Variation en altitude: Equilibre hydrostatique: équilibre verticale à laquelle l’accélération est négligeable devant la pesanteur et la pression.

•

Loi de variation: La pression décroit vers le haut:

Equation hydrostatique:

dP = − ρg dZ




∆Z =

R P T ⋅ ln 2 g P1

Loi différentielle des détentes: dP C p dT = ⋅ P g T

tel que le gradient adiabatique est: dT = − g = −0,01° / m dZ Cp

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L’altimétrie barométrique Définitions: Baromètre anéroïde gradué directement en altitude.

Cause d’erreurs altimétriques: Atmosphère réel # atmosphère standard
lorsque l’atmosphère est plus chaude que l’atmosphère standard, l’altimètre sous estime l’altitude et inversement. Equation hydrostatique non valable
Condition physique s’éloigne de l’équilibre hydrostatique.

Calages altimétriques: opération de substituer dans les formules de l’atmosphère standard P et T réel au niveau de la mer. QFE (Atmospheric pressure (Q) at Field Elevation): Pression au niveau du sol
Zsol=0 m Lecture puis correction. Avantage: Donne la hauteur vraie de l’avion au dessu de la piste.

QNH( Atmospheric Pressure (Q) at Nautical Height): Lecture sur le baromètre– Calcul pression au niveau de la station – lecture Zstd en face P – calcul D= Zstd-Zt – Pqnh
Dstd. Avantage: donne l’altitude vraie de l’avion

Champs de pression

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