Ces perturbations sont dues aux changements de température qui est à
l’origine des différentes masses d’air (masses d’air chaudes et masses d’air froides) qui se déplacent d’Ouest en  Est aux latitudes tempérées et d’Est en Ouest aux régions équatoriales et polaires. On constate que les masses d’air chaudes s’élèvent au dessus des masses d’air froides par lesquelles elles sont soulevées. C’est ainsi que l’on assiste à la naissance d’une perturbation.	Shéma d'une perturbation

    L’unité utilisée pour la température est le Kelvin, le 0°C correspond à 273°K, cette température influe sur les masses d’air et fait varier leur chaleur par échanges thermiques ; soit par rayonnement (transformation en quantité de chaleur, des rayons de lumière visibles ou invisibles et absorbés par un corps), soit par conduction ( transfert de la chaleur de molécules en molécules, d’un point d’un corps à un autre point sans déplacement de particule), soit encore par convection (échanges thermiques au sein d’un gaz ou d’un liquide par déplacement de particules ; par exemple le vent).

Ces masses d’air qui changent de température provoquent des mouvements de convections thermiques. L’air répond à la propriété des gaz parfaits (P.V=R.N.T), la conservation de cette égalité se traduit par la compression (augmentation de pression) qui provoque l’échauffement du gaz (air) et par la détente (diminution de la pression) qui provoque le refroidissement du gaz. Ces variations thermiques sont à l’origine de mouvements verticaux de masses d’air, mouvement que l’on appelle ascendance. La masse d’air la plus chaude monte et la masse d’air la plus froide descend. En montant l’air chaud fait diminuer la pression et par conséquent l’air se refroidit, à l’inverse quand l’air froid descend il se réchauffe. C’est ces phénomènes qui entraînent les perturbations en vol.

Les vents

On appelle « vent » le déplacement horizontal d’une masse d’air. Ces vents ne tournent pas tous dans le mêmes sens ; c’est selon leur pression atmosphérique. Il y a les anticyclones qui sont des zones de hautes pressions (supérieur à 1013 hPA ) et les champs dépressionnaires ( les dépressions) zones de basses pressions (inférieur à 1013 hPA). Dans l’hémisphère nord autour d’un anticyclone, les vents tournent dans le sens des aiguilles d’une montre et autour d’une dépression, les vents tournent dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Dans l’hémisphère sud le sens de circulation des vents est inversé. La force du vent est proportionnelle au gradient de pression (cet à dire au resserrement des lignes isobares)

Les vents dominants en France

Le Mistral est un vent violent venant du nord. Il peut dépasser 100 km/h et être ressenti jusqu’à 3000 m d’altitude environ. Sa force est particulièrement intense au niveau de l’étranglement entre les Alpes et le massif central.

La Tramontane est un vent orienté du Nord-ouest vers le Sud-est, elle prend naissance dans les mêmes conditions que le mistral.

Les vents d’Autant eux sont orientés du Sud-est vers le Nord-ouest.

Le vent a une influence sur les obstacles naturels (montagnes…), le versant orienté vers le vent  est appelé versant « au vent » et le versant à l’abri du vent est appelé versant « sous le vent ». Du côté de la pente au vent les masses d’air remontent et se refroidissent adiabatiquement. Si l’air est humide, cela se traduit par la formation de nuages orographique qui s’accrochent au relief et qui provoque des collisions. Du côté de la pente sous le vent (appelé trou de foehn) après les obstacles, les masses d’air redescendent et se réchauffent adiabatiquement faisant place à une zone de ciel bleu (effet de foehn). Cette zone de la pente provoque des turbulences car c’est le siège de tourbillons à axes horizontaux appelés rotors. Ces turbulences peuvent se remarquer par la présence de nuages de type Cumulus fractus (nuage instable). Plus haut en altitude, parfois même jusqu’à la tropopause, les rotors font progressivement place aux ondulations qui s’estompent en s’éloignant de l’obstacle. Ces ondulations se signalent souvent par des nuages lenticulaires de types altocumulus ou cirrus.

Brumes et brouillards

     Les brumes et les brouillards sont dus à une condensation de l’humidité par refroidissement. Ils se définissent comme des nappes de fines gouttelettes en suspension dans l’air et en contact avec le sol. On parle de brouillard quand la visibilité horizontale est inférieure à 1 km et de brume lorsque la visibilité horizontale est comprise entre 1 et 2 km.

Brumes matinales sur une forêt
Brumes vues d'un avion

 
  Le brouillard apparaît le soir par refroidissement de l’air et se dissipe en journée par réchauffement. Il existe plusieurs types de brouillard, mais le plus dangereux pour l’aéronautique est le brouillard de pente car il peut s’accrocher au relief. Il se forme dans une masse d’air calme humide et qui remonte la pente d’un terrain. Cette masse d’air se refroidit, ce qui conduit à la condensation.

Brouillard épais
Brouillard s'accrochant au relief

Les nuages de type cumulus sont de caractère instables et se développent verticalement. Ils sont à la condensation de l’humidité de l’air lors d’un refroidissement adiabatique par élévation d’une masse d’air. Il y a 3 façons pour qu’une masse d’air s’élève, soit par ascendances thermiques, soit par ascendance orographique ou soit par ascendance synoptique. Ce sont les mouvement verticaux du cumulus, qui représentent les turbulences pouvant être dangereuses pour l’avion, c’est pour ça que ce type de nuage est considéré comme instable, et que les avions de touriste ne doivent pas y pénétrer. Il y a différentes sortes de nuage cumuliforme, ils se classent selon leur altitude et leur extension verticale, leur composition dépend de leur classification. Les cumulus se situent à l’étage du bas ils se composent de gouttelettes d’eau, les altocumulus de l’étage intermédiaire se composent de gouttelettes d’eau en surfusion, les cirrocumulus de l’étage supérieur se composent de cristaux de glace en suspension. Il existe aussi un nuage de la famille des nuages cumuliformes qui a une forte longueur verticale et qui est des plus instable, le cumulonimbus, il est vite repérable à sa forme d’enclume, il mesure environ 50 kms de long, sont instabilité et telle qu’il est préférable de le contourner que de le traverser.

Cumulus
Cumulonimbus (forme d'enclume)

Si certains nuages comme les cumulus sont assez dangereux par leur instabilité, d’autres peuvent très bien être traverser en avion sans problème.

C’est le cas des nuages stratiformes, (de la famille des stratus) se sont des nuages filandreux à caractère stable et à développement horizontal. Ils se forment par condensation de l’humidité de l’air lors d’un refroidissement d’une masse d’air selon 3 modes possibles, qui sont différents de ceux des cumulus c’est se qui fait leur caractère stable, soit par échange de chaleur par rayonnement solaire ou par conduction, soit par échange de chaleur par mélange de deux masses d’air, soit par faible ascendance synoptique ou orographique (soulèvement de la masse d’air par une masse d’air plus froide ou contournement vertical d’obstacle). Ces nuages stratiformes se classent selon leur altitude et selon leur extension verticale. Les nuages de l’étage inférieur sont les stratus, ils se composent de fines gouttelettes d’eau, ceux de l’étage intermédiaire sont les altostratus, qui se composent de gouttelettes en surfusion, et ceux de l’étage supérieur, les cirrostratus, sont composés de cristaux de glace en suspension. Ces nuages ne sont pas dangereux par leur stabilité, mais ils ne le sont pas moins par leur manque de visibilité pendant de longue distance ; par exemple le nimbrostratus (famille des stratus) ont une extension horizontal allant jusqu’à 300 kms, la visibilité du pilote et alors réduit durant un long moment à moins de contourner le nuage, ce qui prendrait un certain temps étant donné son extension horizontal.

Stratus
Nimbostratus

Les nuages jouent aussi un rôle dans les fronts froids et chauds, les fronts froids présentant une pente plus importante que celle du front chaud seront associés aux nuages de la famille des cumuliformes (étant à fort développement vertical), les fronts froids seront donc à caractère instable et annonciateur de perturbations (dépression). Les fronts chauds par contre ont eux un fort développement vertical et seront associés aux nuages de la famille des stratiforme, par conséquent ils seront stable et annonciateur d’un anticyclone.

Connaissant le type de nuage les pilotes savent où se trouvent les dangers et peuvent continuer leur vol dans de meilleures conditions.

Définition : Les précipitations sont des hydrométéores composés d’éléments d’un diamètre égal ou supérieur à 100 microns. Cette dimension correspond à une masse de         1/1 000.000 de gramme, masse suffisante et nécessaire pour que la particule puisse acquérir une vitesse de chute propre au cours de laquelle elle se développera en collectant les particules en suspension dans les étages inférieurs, jusqu’à parfois atteindre 4 à 5 cm.

Les nuages sont aussi responsables des précipitations, les nuages à extension horizontale (famille des stratus) sont responsables de la bruine, qui est une chute de très fines gouttelettes (diamètre 0.5 mm) qui occasionne une faible visibilité persistante pour le pilote dans les basses couches sur plusieurs dizaines de kilomètres, elle est appelée communément « la crasse ». Ils sont aussi responsables de la pluie, qui est d’une plus grande intensité que la bruine, qui provient de nuages plus épais et de plus grande étendue (altostratus, nimbostratus);

la pluie surfondu est aussi le fruit des stratus, elle est composée de gouttelettes à l’état instable de surfusion qui dès qu’elles sont en contact avec une surface (avion,sol…) donnent une couche de verglas ; la neige est la troisième étape de la pluie, elle est aussi dûe aux nuages stratiformes,elle est composée de gouttelette ayant cristallisées.

Les précipitations provenant des nuages à extension verticale (famille des cumulus) sont plus brutales et plus mauvaises pour l’aviation. Les cumulonimbus ou les cumulus sont responsables de la grêle (générée par des nuages à forte extension verticale), qui est dangereuse pour la structure de l’avion et pour la visibilité du pilote. Les cumulus génèrent aussi des averses qui sont des précipitations brutales, intenses, très localisées et de courte durée, elles réduisent considérablement la visibilité du pilote et sont responsables de tangage et de décrochage. On distingue 3 types d’averses la pluie, la neige, la grêle.

Les cirrus sont aussi une classe de nuage qui se développe à très haute altitude (5à 11 kms), ils sont donc exclusivement constitués de cristaux de glace. Leur formation est rapide et ils sont souvent annonciateurs de l’approche d’un front chaud ou d’une tempête.

Cirrus (taches blanches dans le ciel)