ATPL · cours illustré

Cours ATPL météorologie 050 : 14 chapitres illustrés

Le cours ATPL de météorologie reprend le programme en 14 chapitres : 157 notions expliquées en quelques paragraphes, souvent avec un schéma, ce qu'il faut retenir et, pour beaucoup, le piège classique de l'examen. Le premier chapitre, « L'atmosphère, le rayonnement et l'atmosphère type », se lit en entier sur cette page.

14
chapitres: 157
notions expliquées, dont 157 avec un schéma ou une illustration: 2 616
questions de la banque rattachées à un chapitre

Lire le chapitre 1 Les 2 334 questions de ce module

Sommaire du cours

Chaque chapitre explique, notion par notion, ce que demandent les questions de la banque, avec un encadré « À retenir » et, souvent, le piège classique de l'examen. Le premier chapitre est en accès libre, ci-dessous et dans l'application ; les suivants sont réservés aux abonnés ATPL.

1.L'atmosphère, le rayonnement et l'atmosphère type
Accès libre
Composition et couches de l'atmosphère, tropopause, bilan radiatif, cycle diurne de la température, ISA et calculs d'écart à l'ISA.
11 notions · 102 questions de la banque
2.Pression, surfaces isobares et altimétrie
Abonnés
Pression et sa décroissance avec l'altitude, niveaux de pression standards, isohypses, densité, calages QFE/QNH/QFF/QNE, erreurs de température et calculs d'altitude vraie.
14 notions · 237 questions de la banque
3.Le vent, du sol aux courants-jets
Abonnés
Mesure du vent, forces en présence, vent géostrophique et du gradient, couche de frottement, Buys-Ballot, dérive et altitude vraie, vent thermique, courants-jets.
14 notions · 211 questions de la banque
4.Humidité, thermodynamique et stabilité
Abonnés
Tension de vapeur et saturation, grandeurs d'humidité, changements d'état, transformations adiabatiques, base des nuages, critères de stabilité, inversions et radiosondages.
14 notions · 259 questions de la banque
5.Nuages et précipitations
Abonnés
Formation et classification des nuages, identification en vol, conditions de vol par genre, formation, types et régimes des précipitations, observation par satellite et radar.
13 notions · 157 questions de la banque
6.Visibilité, brumes et brouillards
Abonnés
Définitions de la visibilité, brume, brume sèche et lithométéores, conditions de formation et de dissipation des différents brouillards, visibilité dans les précipitations.
8 notions · 197 questions de la banque
7.Masses d'air, fronts et perturbations
Abonnés
Classification des masses d'air, masses d'air européennes, fronts chaud, froid et occlusions, passage d'un front, vie d'une perturbation du front polaire, secteur chaud et traîne.
13 notions · 201 questions de la banque
8.Les systèmes de pression
Abonnés
Dépressions, anticyclones, thalwegs, dorsales, cols et marais ; convergence, divergence et subsidence ; systèmes dynamiques et thermiques, gouttes froides.
7 notions · 108 questions de la banque
9.Circulation générale et climatologie
Abonnés
Modèle de circulation générale, centres d'action, front polaire et rail des dépressions, ZCIT, alizés, moussons, climats régionaux, vents des routes tropicales, cyclones et ondes d'est.
13 notions · 192 questions de la banque
10.Relief, brises et vents locaux
Abonnés
Brises de mer, de terre, de pente et de vallée, vents régionaux (mistral, bora, sirocco, foehn), écoulement sur le relief, ondes orographiques et rotors, vol en montagne.
8 notions · 93 questions de la banque
11.Le givrage
Abonnés
Eau surfondue, intensités OACI, givre blanc, transparent et mixte, pluie verglaçante et coin frontal, gelée blanche, givrage selon les nuages, prévision, effets et givrage carburateur.
10 notions · 159 questions de la banque
12.Orages et phénomènes convectifs
Abonnés
Conditions de formation, types d'orages, cycle de vie d'une cellule, dangers du cumulonimbus, foudre, grêle, tornades et usage du radar.
8 notions · 151 questions de la banque
13.Turbulence, CAT et cisaillement
Abonnés
Intensités OACI, origines de la turbulence, turbulence en air clair et courants-jets, cisaillement de basses couches, effets sur la trajectoire, microrafales, détection et turbulence de sillage.
10 notions · 116 questions de la banque
14.Messages et cartes météorologiques
Abonnés
METAR, SPECI, TREND et TAF, visibilité et RVR, temps présent, nuages et CAVOK, SIGMET et AIRMET, cartes de temps significatif et de vents, instruments et préparation du vol.
14 notions · 433 questions de la banque

Chapitre 1 : L'atmosphère, le rayonnement et l'atmosphère type

Composition et couches de l'atmosphère, tropopause, bilan radiatif, cycle diurne de la température, ISA et calculs d'écart à l'ISA.

De quoi l'air est-il fait ?

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Composition de l'air sec et rôle de la vapeur d'eau et des aérosols

L'air sec est un mélange d'azote (78 %), d'oxygène (21 %), d'argon (0,93 %) et de traces (CO₂ ≈ 0,04 %, néon, hélium, ozone...). Ces proportions sont constantes jusqu'à environ 80 km.

L'air humide = air sec + vapeur d'eau. La vapeur est un gaz invisible ; sa part varie de 0 à 4 % en volume (de l'ordre de 1 % au niveau de la mer aux latitudes tempérées). C'est pourtant le constituant le plus important en météorologie : ses changements d'état créent nuages, précipitations, et transportent de la chaleur (chaleur latente).

Les aérosols (sel, poussières, fumées) servent de noyaux de condensation et de congélation.

À retenir

Air sec : N₂ 78 %, O₂ 21 %, Ar ≈ 1 %. Vapeur d'eau : invisible, ≈ 1 % au sol en zone tempérée, presque toute dans la troposphère.

Piège d'examen

Le brouillard, la brume ou un nuage ne sont pas de la vapeur : ce sont des gouttelettes ou des cristaux. La vapeur elle-même ne se voit pas.

Où est la masse de l'atmosphère ?

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Répartition verticale de la masse de l'atmosphère

L'air est compressible : sa densité diminue avec l'altitude, si bien que la masse est concentrée en bas.

50 % de la masse sous ≈ 5,5 km (la pression y vaut ≈ 500 hPa) ;
90 % sous ≈ 16 km ;
99 % sous ≈ 30-32 km ;
99,999 % sous ≈ 100 km (épaisseur « pratique » de l'atmosphère).

La troposphère contient environ les trois quarts de la masse et la quasi-totalité de la vapeur d'eau et des aérosols : c'est la couche « du temps ». Les avions de transport volent dans la troposphère et la basse stratosphère, où l'exposition aux rayonnements ionisants croît avec l'altitude et la latitude.

À retenir

50 % sous 5,5 km, 90 % sous 16 km, 99 % sous 32 km.

Les couches de l'atmosphère

Profil vertical moyen de température et couches de l'atmosphère

On découpe l'atmosphère selon l'évolution verticale de la température :

troposphère : la température décroît avec l'altitude (en moyenne 6,5 °C/km) ; épaisseur moyenne ≈ 10-11 km ;
tropopause : limite où la décroissance cesse ;
stratosphère (≈ 11 à 50 km aux latitudes tempérées) : température d'abord constante puis croissante ; l'ozone y absorbe le rayonnement ultraviolet solaire, d'où le réchauffement. Air très stable, peu nuageux ;
stratopause vers 50 km, puis mésosphère.

À retenir

Couches définies par la température. Ozone stratosphérique : absorbe les UV et réchauffe la stratosphère.

Piège d'examen

Les couches ne sont pas définies par la pression ni par la composition. La stratopause sépare la stratosphère de la mésosphère (pas de la troposphère).

La tropopause selon la latitude

Coupe méridienne schématique de la tropopause, du pôle à l'équateur

Définition OMM : la tropopause est le niveau le plus bas, au-dessus de 5 000 m, où le gradient vertical devient inférieur à 2 °C/km sur une épaisseur d'au moins 2 km.

Sa hauteur dépend de la latitude et de la masse d'air :

équateur : ≈ 16-17 km, ≈ −75 à −80 °C ;
latitudes moyennes : ≈ 11 km, ≈ −55 °C ;
pôles : ≈ 7-8 km, ≈ −45 °C.

Règle : plus la tropopause est haute, plus elle est froide (la couche où la température baisse est plus épaisse). L'air chaud a une tropopause haute et froide, l'air froid une tropopause basse et « chaude ». Elle présente des cassures au voisinage des fronts et des courants-jets.

À retenir

Équateur 17 km/−75 °C, 45° 11 km/−55 °C, pôle 7 km/−45 °C. Haute = froide.

Piège d'examen

La tropopause la plus froide du globe est la tropopause équatoriale, pas la polaire. Dans l'hémisphère nord, sa hauteur diminue du sud vers le nord.

Rayonnement solaire et rayonnement terrestre

Rayonnement solaire (ondes courtes) et terrestre (ondes longues)

Tout corps rayonne selon sa température (loi du corps noir) ; la loi de Wien place le maximum d'émission à une longueur d'onde inversement proportionnelle à la température.

le Soleil (≈ 6 000 K) émet en ondes courtes (≈ 0,5 µm) : par ciel clair, ≈ 50 % atteint directement le sol, une partie est diffusée (le bleu est diffusé davantage : ciel bleu, Soleil rouge à l'horizon) ;
la Terre (≈ 288 K) émet jour et nuit en ondes longues (≈ 10 µm) ; la vapeur d'eau et le CO₂ en absorbent l'essentiel : seuls ≈ 10 % s'échappent, par la « fenêtre » 8,5-13 µm qu'utilisent les satellites en infrarouge.

L'air est donc chauffé par le sol, pas directement par le Soleil.

À retenir

Solaire ≈ 0,5 µm, ≈ 50 % au sol ciel clair. Terrestre ≈ 10 µm, ≈ 10 % s'échappe. Le sol rayonne 24 h/24.

Piège d'examen

Le rayonnement solaire chauffe d'abord la surface de la Terre, qui chauffe ensuite la troposphère.

Albédo et bilan radiatif

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Bilan radiatif annuel en fonction de la latitude

L'albédo est le rapport énergie réfléchie (par diffusion) / énergie incidente. Neige fraîche et glace 0,8-0,95 (le plus fort), nuages 0,4-0,9, prairie 0,1-0,3, forêt 0,05-0,2 ; moyenne des sols ≈ 0,3.

Sur une année, le bilan radiatif n'est équilibré qu'à l'échelle du globe : il est excédentaire dans la zone intertropicale et déficitaire aux pôles. La circulation atmosphérique et océanique transporte le surplus vers les pôles.

Au sol, l'excédent d'énergie repart vers l'atmosphère pour ≈ 25 % par convection et 75 % par évaporation ; cette chaleur latente est rendue à l'air lors de la condensation. Convection et condensation sont donc les principaux processus de réchauffement de l'atmosphère.

À retenir

Albédo max : neige, glace. Bilan : + entre les tropiques, − aux pôles. Excédent du sol : 25 % convection, 75 % évaporation.

Comment la chaleur se transmet

Pourquoi la mer varie peu de température et le sol beaucoup

Rayonnement : ondes électromagnétiques, sans support matériel.
Conduction : contact entre molécules ou entre l'air et le sol. L'air est un mauvais conducteur : un sol très froid ne refroidit qu'une couche mince (d'où les inversions au sol).
Convection : l'air chauffé par la base s'élève (mouvements verticaux).
Advection : transport horizontal de l'air et de ses propriétés.
Turbulence et chaleur latente (évaporation/condensation).

Un sol continental sec garde la chaleur en surface : il chauffe et refroidit vite. Une étendue d'eau répartit la chaleur en profondeur : sa surface varie peu. Au-dessus de la mer, l'amplitude jour/nuit est faible et la température nocturne plus élevée.

Piège d'examen

Le libellé d'examen dit que « l'eau est un bon conducteur » : en réalité c'est surtout le brassage, la grande capacité calorifique et l'évaporation qui stabilisent sa surface. Retenez la conclusion : amplitude diurne faible sur l'eau, forte sur les déserts.

Le cycle diurne de la température

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Évolution diurne de la température par ciel clair et ciel couvert

Par ciel clair et vent faible sur un continent :

minimum environ une demi-heure après le lever du soleil (le sol perd encore plus qu'il ne reçoit) ;
maximum vers 14 h solaire (environ 2 h après le passage du soleil au méridien).

L'amplitude est maximale par ciel clair, vent faible, sol sec : zones désertiques. Une couche nuageuse épaisse et basse la réduit fortement (le jour elle arrête le soleil, la nuit elle renvoie le rayonnement terrestre) ; des nuages minces et élevés la réduisent peu. Exemple : un soir d'hiver à +3 °C, la nuit sera vers −5 °C par ciel clair mais reste vers 0 °C, ou juste sous +3 °C, sous un ciel couvert de stratus.

L'humidité relative varie à l'inverse : maximale vers le lever du jour, minimale vers 14 h.

À retenir

T min ≈ ½ h après le lever, T max ≈ 14 h. HR max au lever. Nuages bas et épais = faible amplitude.

Piège d'examen

Le minimum de température ne se produit pas à minuit ni au lever exact du soleil, mais juste après.

L'atmosphère type OACI (ISA)

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Valeurs de l'atmosphère type OACI

L'atmosphère standard internationale (ISA) est un modèle d'air sec établi à partir de moyennes à 45°N. Il sert d'étalon aux altimètres, aux anémomètres et aux performances.

Au niveau moyen de la mer : 1013,25 hPa (29,92 inHg), +15 °C, 1,225 kg/m³.

La température décroît de 6,5 °C/km (1,98 °C/1000 ft, arrondi à 2 °C/1000 ft) jusqu'à la tropopause à 11 km (36 090 ft), où elle vaut −56,5 °C. Elle reste constante jusqu'à 20 km (65 617 ft), puis augmente de 1 °C/km jusqu'à 32 km. La plus basse température de l'ISA est donc −56,5 °C.

À retenir

ISA : 1013,25 hPa, +15 °C, 1,225 kg/m³, −2 °C/1000 ft jusqu'à 36 090 ft, puis −56,5 °C jusqu'à 65 617 ft, puis +1 °C/km.

Calculer une température ISA et un écart

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Calculs types de température ISA et d'écart

Sous la tropopause : T(ISA) ≈ 15 − 2 × Z, avec Z en milliers de pieds (FL/10).

L'écart à l'ISA (ISA ± ΔT) est la différence entre la température réelle et la température standard au même niveau. On le suppose généralement constant sur la verticale : pour passer d'un niveau à un autre, on applique le gradient standard (2 °C par 1000 ft) à partir de la mesure.

Exemples types : FL 300 en ISA+15 → −45 + 15 = −30 °C ; −35 °C au FL 200 → ISA−10 ; −12 °C au FL 140 → −6 °C au FL 110 ; −40 °C au FL 300 → −36 °C au FL 280.

À retenir

T ISA = 15 − 2·(FL/10). On descend de 1000 ft : +2 °C ; on monte de 1000 ft : −2 °C.

Piège d'examen

Au-dessus de 36 000 ft, la température standard ne change plus : −56 °C mesurés au FL 390 donnent aussi −56 °C au FL 370 en appliquant le modèle.

Les échelles des phénomènes

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Les échelles spatio-temporelles en météorologie

La météorologie classe les phénomènes selon leur taille et leur durée de vie :

échelle locale : quelques km, de quelques dizaines de minutes à quelques heures (brises de pente, de vallée) ;
échelle aérologique : de 1 à quelques dizaines de km, de l'ordre de l'heure (orage, tornade, cellules de convection) ;
échelle synoptique : centaines à milliers de km, plusieurs jours (dépressions et anticyclones, fronts) ;
circulation générale : du continent à l'hémisphère, mois à année (moussons, alternance des saisons sèches et humides).

Les mouvements verticaux à l'échelle synoptique sont lents (quelques cm/s) mais concernent des masses d'air entières.

La suite du cours commence par le chapitre 2, « Pression, surfaces isobares et altimétrie ». Elle se lit dans l'onglet Cours de l'application, avec un abonnement ATPL, et chaque chapitre se termine par les questions de la banque qui portent sur lui. Voir les tarifs

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Séries de 20 ou 30 questions
Nouvelles questions, erreurs à revoir ou un mélange des deux, avec la correction et l'explication tout de suite.
Flashcards
Recto question, verso réponse commentée, à filtrer par matière pour mémoriser sans chronomètre.
Examen blanc chronométré
100 questions en 2 h 30, tirées dans toute la banque ATPL : un format d'entraînement, pas une reproduction du sujet officiel.
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