La température à 3000 mètres d'altitude

[cumulonimbus 0]

On parle peu, dans les bulletins météo, des conditions qui règnent à 3000 mètres d'altitude. Pourtant il existe des cartes de ce niveau, mais elles sont surtout destinées à l'aviation. Il s'agit du niveau 700 mb, ou encore du flight level 100 (10.000 pieds).

3000 mètres d'altitude, cela correspond plus ou moins à une pression de 700 mb, parfois un peu plus, parfois un peu moins.

Beaucoup d'entre nous n'ont peut-être même jamais pensé aux conditions qui peuvent régner à cet "étage" de l'atmosphère. Pourtant c'est un niveau qui a, lui aussi, toute son importance pour la compréhension des phénomènes météorologiques.

Au-dessus de nos régions, on peut dire que la moyenne des températures à cet altitude est d'environ -13/-14°C en hiver et légèrement inférieure à 0°C en été. Les variations entre le jour et la nuit, encore faiblement perceptibles au niveau de 1500 mètres d'altitude, ne le sont plus à 3000 mètres. Toutefois, la turbulence et les nuages convectifs peuvent y générer des différences abruptes de température (en dehors des fronts qui, eux, en génèrent d'office).

Le niveau de 3000 mètres est un peu à la "croisée des chemins". Tant l'origine thermique des masses d'air que les variations de pression jouent sur la température. À plus haute altitude, c'est essentiellement la pression qui influence la température (haute pression -> compression -> haute température ; basse pression -> dilatation -> basse température). Les fameuses "gouttes froides" en altitude sont généralement des basses pressions fermées qui se sont détachées de la dépression polaire, au nord du jet stream, pour descendre à des latitudes plus basses.

En moyenne, on rencontre les températures les plus élevées, à 3000 mètres d'altitude, lors d'extensions de l'anticyclone des Açores. La pression s'élève et l'air est en même temps méridional, toutes les conditions sont réunies pour avoir des températures élevées. Dans ce cas, la température s'approche du 0°C et, exceptionnellement, la dépasse. En été, la température oscille alors entre 5 et 10°C et, exceptionnellement, dépasse légèrement les 10°C. Cela n'indique toutefois rien sur la température au niveau du sol, qui dépend plutôt de la position exacte de l'anticyclone.

En hiver, les inversions de température au sol masquent souvent cet apport d'air chaud en altitude. En été, le niveau de 3000 mètres se trouve au-dessus de l'inversion de subsidence, qui forme d'ailleurs une séparation entre l'air au sol et celui en altitude. Quand un anticyclone est centré sur l'Irlande, le vent souffle de nord-ouest et il fait assez frais au niveau du sol sous une nappe de stratocumulus doublée de cumulus, alors qu'au-dessus de l'inversion, l'air est parfaitement sec et doux. Lorsque l'anticyclone est centré sur l'Europe centrale, il ne fera pas tellement plus chaud à 3000 mètres d'altitude, mais les conditions très chaudes au niveau du sol viennent à bout de l'inversion de subsidence et finissent par donner de l'instabilité (parfois même forte : 5°C à 3000 mètres et 34°C au sol = instabilité quasi absolue) Ces conditions ont régné par exemple lors de la vague de chaleur de 1976. Mais l'air était tellement sec que cela se manifestait uniquement par des altocumulus floccus et des cumulus congestus avec une base très élevée.

Par courants perturbés d'ouest, l'air est moins chaud à ce niveau, parce que la pression est plus basse. En hiver, on y observe alors entre -2 et -12°C, au gré de l'alternance des secteurs chauds et froids des perturbations. Il ne faut pas oublier que les secteurs chauds sont plus étendus à cette altitude qu'au sol. Une fois que l'altostratus s'épaissit, le niveau de 3000 mètres d'altitude est déjà dans le secteur chaud, alors qu'on sol, on se trouve encore dans l'air froid.

En été, la température oscille alors entre -5 et +2°C (le plus souvent).

L'air le plus froid se rencontre dans les masses d'air polaire direct. En hiver, la température se situe alors autour des -20°C, parfois même moins en cas d'air arctique. En été, la température est alors inférieure à -5°C et, exceptionnellement, inférieure à -10°C. En combinaison avec les températures de la Mer du Nord et des conditions d'humidité qui y règnent, on sera toujours en régime d'instabilité avec des averses. Toutefois, en cas de hausse de pression, la température peut s'élever assez rapidement à ce niveau et former une inversion de subsidence. Dans ce cas, l'air polaire se limitera aux basses couches et les averses cesseront. Le développement en hauteur des cumulus résiduels dépendra de la hauteur de l'inversion.

Les grandes invasions d'air froid en hiver ne s'accompagnent pas toujours de températures basses à 3000 mètres d'altitude. Souvent, il règne alors des conditions anticycloniques qui réchauffent l'air en altitude par subsidence. L'air froid est souvent assez "pelliculaire". Dans certains cas, toutefois, la masse d'air sibérien est épaisse et se répercute jusque haut dans l'atmosphère. L'instabilité persiste alors et les averses de neige continuent, quoique nettement moins abondantes en raison de la sécheresse de l'air. En 1985 par exemple, on a observé jusqu'à -27°C à 3000 mètres d'altitude. Dans la deuxième phase de cette vague de froid, la subsidence a néanmoins fortement réchauffé l'air et, pour finir, le froid ne concernait plus qu'une couche de quelques centaines de mètres de hauteur, surmontée d'une puissante inversion.

Comme je disais au début de l'article, les variations de température entre le jour et la nuit ne sont plus perceptibles à 3000 mètres. Mais dans les situations instables, l'air ascendant au sein des cumulus et cumulonimbus est plus chaud que l'air environnant et provoque des hausses locales de température. En contrepartie, les averses entraînent de l'air froid vers le bas et provoquent des baisses de températures au sein de ces mêmes nuages. Ceci s'accompagne évidemment de cisaillements du vent.

Une couche de turbulence peut aussi entraîner une baisse locale des températures, par refroidissement adiabatique dans les tourbillons ascendants (refroidissement qui sera plus important que l'air environnement si ce dernier est stable). Parfois, de la condensation se produit et on reconnaît ces zones de turbulence aux bancs d'altocumulus ou de stratocumulus. Les pilotes savent bien que du givrage peut survenir brusquement dans ce type de nuages.

Pour résumer, on peut donc dire que la température à ce niveau dépend de trois facteurs :

- L'origine de la masse d'air (comme au sol)

- Les hausses et baisses de pression (variations adiabatiques)

- Les échanges de chaleur liés aux nuages (mouvements ascendants, descendants, condensation et évaporation (des précipitations).

Cumulonimbus

[Poussin 0]

Super intéressant, merci beaucoup CB!

[Toine Culot 0]

En tant que novice, je dois mettre toute mon attention dans la lecture de tes articles, mais c'est expliqué tellement clairement que l'on comprend.

Bravo!

[dada 0]

Trés intéressant, merci

[MLVH 0]

Merci beaucoup, cumulonimbus