meteo-aero: cisaillement de vent

* * bonne année 2022 * *

Introduction

Le cisaillement du vent est une différence de la vitesse ou de la direction du vent entre deux points suffisamment proches de l'atmosphère. Selon que les deux points de référence sont à des altitudes différentes ou à des coordonnées géographiques différentes, le cisaillement est dit vertical ou horizontal. Il provoque une instabilité de Kelvin-Helmholtz qui se traduit par de fortes turbulences au niveau de la couche de friction.

Le cisaillement peut être décrit par ses composantes horizontales et verticales. Le cisaillement du vent horizontal observé à proximité des côtes (brise de mer/brise de terre) et des fronts de perturbation, et les cisaillement du vent vertical apparaissant typiquement près du sol, quoiqu'il puisse aussi apparaître dans le voisinages de jets de tropopause ou dans le haut des zones frontales.

Il s'agit d'un phénomène différentiel, donc de microéchelle, mais sa cause peut aussi bien être de microéchelle comme une éolienne ou d'échelle synoptique comme un front de perturbation. Il est communément observé près des rafales descendantes d'orages, des jets de basse couche, des montagnes, des zones d'inversion de température des bâtiments, des éoliennes et des navires à voile. C'est un des dangers majeurs pour les avions au décollage et à l'atterrissage sur certains aéroports. Par exemple, l'Aéroport international de Hong Kong sur l'ile de Lantau cumulant plusieurs des causes ci-dessus (zone de montagne, zone côtière, zone tropicale) a été conduit à s'équiper d'un dispositif très lourd et complet de suivi des vents pour protéger le trafic aérien comprenant pas moins de deux lidars, deux profileurs, un radar météorologique et une centaine de bouées qui mesurent le vent en mer. Le cisaillement du vent vertical dans la troposphère a tendance à inhiber les cyclones mais favorise le développement des orages en orages multicellulaires ou supercellulaires.

Vents cisaillants et sécurité aérienne

Effets de vents cisaillants lors d'une approche d'aéroport

Les vents cisaillants sont très dangereux pour l'aviation lorsque l'aéronef est proche du sol à faible vitesse, c'est-à-dire, à l’atterrissage ou au décollage. Cela peut entraîner une perte soudaine de portance, autrement dit provoquer un décrochage de l'avion et le faire s'écraser au sol, si le pilote n'a pas eu le temps de réagir ou si ses manœuvres ont été vaines.

Entre 1964 et 1985, le cisaillement du vent a été directement ou indirectement relié à 26 catastrophes aériennes civiles majeures aux États-Unis, causant 620 morts et 200 blessés. De ces accidents, 15 se sont produits pendant le décollage, 3 pendant le vol et 8 lors de l'atterrissage. Depuis 1995, le nombre d'incidents reliés au cisaillement du vent ont pu être réduits à un peu moins d'un par décennie, grâce aux dispositifs intégrés aux aéronefs et aux radars Doppler plus précis.

Le cisaillement de vent avec l’orage

§ Cisaillement: Définition:

– Variation du vent avec l’altitude, en force et/ou en direction.

§ Vecteur cisaillement entre 2 niveaux:

– vecteur différence entre le vent au niveau supérieur et le vent au niveau inférieur.

§ Hodographe: représentation de tous les vecteurs cisaillement