Inversions de températures

[M. Gagnard]

Et comme toujours (ou presque) Vichy-Charmeil accroche le record dans cette situ avec une alimentation gravitaire en air froid provenant des monts du Forez et de la Madeleine.

J'ai toujours du mal à accepter cette idée qui consiste à dire que l'air froid descend des montagnes pour refroidir la plaine.

Un ordre de grandeur :

Il est assez fréquent, en période d'inversion, d'avoir une température (sous abri à 1.5 m du sol) à 830 m (je parle de chez moi) supérieure de 5 à 7° à celle de la vallée : Tarare, à environ 5 km et 400 m d'altitude.

J'ai fait durant plusieurs années des mesures de température au sol. durant les phases d'inversions, la tempé au sol est -en moyenne- 3 à 4° plus faible que sous abri. Allez, soyons bon prince et admettons 5° plus froid au sol que sous abri.

Cet air descend : oui car il est environné d'air plus doux donc de masse volumique plus faible.

Que fait cet air en descendant ? il se comprime, donc il se réchauffe. Si l'air ne condense pas (et c'est très souvent le cas, on ne voit pas toutes les nuits des torrents de brouillard de 50cm de haut dévaler les collines) et qu'il se comporte de manière adiabatique* alors il doit prendre 4 bons degrés pour une descente de 430 m.

Donc il arriverait en bas (si toutefois il y arrive en bas**) avec une température à peu près égale à celle de mon abri à Violay à 830 m... Cette hypothèse est impossible vu que l'on constate une inversion (de 5 à 7° entre 400 et 830 m).

Donc cet air dévalant ne peut être tenu responsable de l'inversion constatée.

* : oui, en traînant par terre, cet air descendant n'évolue sans doute pas de manière adiabatique... Même en ne prenant alors que 0.5° par 100 m on n'arrive pas à admettre qu'il participe à l'inversion.

** : je pencherais plutôt pour le mécanisme suivant :

A flanc de coteau baigné par l'air doux parce que le vent dominant (laminaire) est tiède et que le coteau n'est pas protégé du vent, de l'air froid se forme au voisinage du sol par rayonnement de celui-ci. Sur un coteau, cet air froid (d'épaisseur sûrement inférieure à 1.5 m d'après les mesures) n'est pas en position stable car il est -à pression identique- environné d'air doux donc plus "léger".

L'air froid dévale donc. Jusque là on est d'accord.

En descendant, il se réchauffe car il se comprime (disons entre 0.5 et 1° par 100 m de descente).

Quand s'arrête-t-il ? ou plus exactement quand stoppe-t-il sa descente ?

Quand il n'est plus environné d'air plus doux que lui, c'est à dire quand sa masse volumique est égale à celle des particules qui l'avoisinent.

Où se situe cet air "froid" ?

En haut ou peut être même au dessus de la flaque d'air froid qui stagne dans la vallée.

Alors il va où cet air descendant quand il ne peut plus descendre ?

Il glisse sur (et il ne rentre pas dans !) la flaque d'air froid. Il ne peut pas y rentrer car il s'en fait automatiquement expulser vu qu'il est plus chaud que l'air de la flaque.

Et comment s'est-elle formée alors cette flaque d'air froid ?

Elle s'est formée exactement de la même manière que l'air froid sur le coteau : par rayonnement du sol, sauf que dans les vallées, en période d'inversions, il n'y a pas de vent tiède... il n'y a pas de vent du tout... L'air froid est donc dans une position stable : il peut s'accumuler.

Cet air qui descend de la montagne, comment et par où est-il remplacé ?

Ah oui, si l'air descendant n'était pas remplacé, l'air serait vite irrespirable sur le coteau ;-) il est remplacé par le haut. N'oublions pas que nous sommes en période d'inversions donc sous un anticyclone, et sous un anticyclone l'air descend.

Finalement, la flaque d'air froid joue alors le rôle d'un sol imperméable : elle s'oppose à toute intrusion car elle ne peut rien expulser (d'où les problèmes de concentration de polluants).

L'air dévalant glisse donc dessus comme il glisserait sur un lac ou un sol et remontera (pour boucler la boucle) en un lieu où la température du sol est élevée, c'est-à-dire en un lieu où il y a de la convection, c'est à dire un lieu où il n'y a plus de subsidence, c'est-à-dire en un lieu qui n'est plus sous l'emprise de l'anticyclone. Ce lieu peut être fort éloigné : plusieurs centaines de km, sur un océan ou une mer chaude, ou une terre chaude car déjà réchauffée par le soleil par exemple ou aux abords d'une zone dépressionnaire : il se fera alors embarquer dans le tourbillon et remontera pour aller... nourrir de nouveau l'anticyclone.

[frc63]

Tout d'abord un grand merci à Michel Gagnard pour ces argumentations précises, c'est extrêmement interessant à lire !

Maintenant, l'idée de l'air froid qui descend des montagnes pour expliquer les Tn remarquablement basses de certaines stations en valée ou plaine ne me semble pas si fausse.

Je vais tenter de m'expliquer plus clairement et répondant point par point.

J'ai toujours du mal à accepter cette idée qui consiste à dire que l'air froid descend des montagnes pour refroidir la plaine.

Un ordre de grandeur :

Il est assez fréquent, en période d'inversion, d'avoir une température (sous abri à 1.5 m du sol) à 830 m (je parle de chez moi) supérieure de 5 à 7° à celle de la vallée : Tarare, à environ 5 km et 400 m d'altitude.

J'ai fait durant plusieurs années des mesures de température au sol. durant les phases d'inversions, la tempé au sol est -en moyenne- 3 à 4° plus faible que sous abri. Allez, soyons bon prince et admettons 5° plus froid au sol que sous abri.

La ok, les 5°C sont tres classique, c'est parfois bien plus (surtout en fin d'hiver, ou si il y a neige au sol en plaine), mais l'ordre de grandeur est bon.

J'ajouterais cependant que l'air froid qui se forme au contact directe du sol (qui lui se refroidit bien lus vite que l'air par rayonnement IR) est bien plus froid que sous abri à 1,5 m de hauteur. Cet air des premiers décimètres est souvent encore plus froid de plusieurs degrés.

Cet air descend : oui car il est environné d'air plus doux donc de masse volumique plus faible.

Oui.

Que fait cet air en descendant ? il se comprime, donc il se réchauffe. Si l'air ne condense pas (et c'est très souvent le cas, on ne voit pas toutes les nuits des torrents de brouillard de 50cm de haut dévaler les collines) et qu'il se comporte de manière adiabatique* alors il doit prendre 4 bons degrés pour une descente de 430 m.

Cet air descend en effet, compression adiabatique : 10°C par km d'altitude si on reste en adiabatique sèche (sans condensation qui libère de la chaleur). Ce gain de chaleur semble du même ordre de grandeur que la différence de température entre les altitudes considérées lors des matins d'inversion (5°C pour 400 m). Cela dit, le refroidissement de cet air au contact du sol (refroidit par rayonnement) est intrinséquement un mécanisme non-adiabatique (le refroidissement occasionné est dû à un échange de chaleur entre le sol et l'air). L'air s'ecoule donc lentement, bien dense, bien à la surface du sol, et continue donc de se refroidir par conduction depuis le sol (pas négligeable à cette échelle d'ecoulement) en même temps qu'il se rechauffe par compression.

En decembre, en fin de journée calme et ensoleillé, j'ai tres souvent constaté la mise en place de courant d'air froid et tres peu épais descendant des colines vers les creux. C'est assez lent mais tres sensible et on sent tres bien la différence de température entre cet air qui coule, et deux metres au dessus, l'air quasi immobile plus doux.

Donc il arriverait en bas (si toutefois il y arrive en bas**) avec une température à peu près égale à celle de mon abri à Violay à 830 m... Cette hypothèse est impossible vu que l'on constate une inversion (de 5 à 7° entre 400 et 830 m).

Donc cet air dévalant ne peut être tenu responsable de l'inversion constatée.

L'hypothèse de l'adiabatisme, si souvent parfaitement justifiée en météo vu l'echelle de temps et d'espace à laquelle on se situe (atmosphère libre, grandes épaisseur d'air, vastes masses d'air...) me semble etre trop simpliste dans le cas qui nous interesse (lame d'air tres fine se deplaçant en contact intime sur une surface remarquablement refroidie par rayonnement IR : ce qui favorise les échange d'energie)

* : oui, en traînant par terre, cet air descendant n'évolue sans doute pas de manière adiabatique... Même en ne prenant alors que 0.5° par 100 m on n'arrive pas à admettre qu'il participe à l'inversion.

C'est sur ce point que le desaccord apparait. le 'non adiabatisme' explique bien les plusieurs degres d'écart séparant parfois la température de l'air du premier decimètre de celui sous abri à 1,5 m du sol.

** : je pencherais plutôt pour le mécanisme suivant :

A flanc de coteau baigné par l'air doux parce que le vent dominant (laminaire) est tiède et que le coteau n'est pas protégé du vent, de l'air froid se forme au voisinage du sol par rayonnement de celui-ci. Sur un coteau, cet air froid (d'épaisseur sûrement inférieure à 1.5 m d'après les mesures) n'est pas en position stable car il est -à pression identique- environné d'air doux donc plus "léger".

L'air froid dévale donc. Jusque là on est d'accord.

Ok

En descendant, il se réchauffe car il se comprime (disons entre 0.5 et 1° par 100 m de descente).

Quand s'arrête-t-il ? ou plus exactement quand stoppe-t-il sa descente ?

Quand il n'est plus environné d'air plus doux que lui, c'est à dire quand sa masse volumique est égale à celle des particules qui l'avoisinent.

Où se situe cet air "froid" ?

En haut ou peut être même au dessus de la flaque d'air froid qui stagne dans la vallée.

Alors il va où cet air descendant quand il ne peut plus descendre ?

Il glisse sur (et il ne rentre pas dans !) la flaque d'air froid. Il ne peut pas y rentrer car il s'en fait automatiquement expulser vu qu'il est plus chaud que l'air de la flaque.

Ce cas doit effectivement arriver, notamment apres plusieurs jours d'inversion, alors qu'il fait tres froid en plaine (par exemple -10°C), bien moins en montagne, même en fin de nuit, donc l'air froid (bien moins froid que l'air en plaine) descend jusqu'a ce qu'il butte sur le lac d'air plus froid et dense : dans ce cas, le lac d'air froid s'épaissit de jours en jours, et l'ai froid produit en montagne n'atteint jamais le fond du lac, c'est a dire Vichy.

Mais lors de la mise en place de l'inversion, l'alimentation direct de la plaine en air froid venant des montagnes me semble encore tout à fait plausible.

Et comment s'est-elle formée alors cette flaque d'air froid ?

Elle s'est formée exactement de la même manière que l'air froid sur le coteau : par rayonnement du sol, sauf que dans les vallées, en période d'inversions, il n'y a pas de vent tiède... il n'y a pas de vent du tout... L'air froid est donc dans une position stable : il peut s'accumuler.

Ok

Cet air qui descend de la montagne, comment et par où est-il remplacé ?

Ah oui, si l'air descendant n'était pas remplacé, l'air serait vite irrespirable sur le coteau ;-) il est remplacé par le haut. N'oublions pas que nous sommes en période d'inversions donc sous un anticyclone, et sous un anticyclone l'air descend.

Oui, lente subsidense de lair dans l'anticyclone, la dessus, pas de pb.

Finalement, la flaque d'air froid joue alors le rôle d'un sol imperméable : elle s'oppose à toute intrusion car elle ne peut rien expulser (d'où les problèmes de concentration de polluants). L'air dévalant glisse donc dessus comme il glisserait sur un lac ou un sol et remontera (pour boucler la boucle) en un lieu où la température du sol est élevée, c'est-à-dire en un lieu où il y a de la convection, c'est à dire un lieu où il n'y a plus de subsidence, c'est-à-dire en un lieu qui n'est plus sous l'emprise de l'anticyclone. Ce lieu peut être fort éloigné : plusieurs centaines de km, sur un océan ou une mer chaude, ou une terre chaude car déjà réchauffée par le soleil par exemple ou aux abords d'une zone dépressionnaire : il se fera alors embarquer dans le tourbillon et remontera pour aller... nourrir de nouveau l'anticyclone.

Je suis favorable à votre vision du phénomène lorsque l'inversion est bien installée, moins pour son établissement initial.

à grande échelle, on est parfaitement d'accord.

Je termine par une question : si l'air froid produit en montagne ne participe pas aux Tn tres basses des periodes d'inversion en plaine, comment expliquer que ces Tn soient tres notablement plus basses dans les stations 'fond de plaine ou de vallée' bien à proximité de montagne (Vichy, Grenoble St Geoirs...) que dans les autres stations de plaine bien plate ?

En tout cas, merci pour le debat constructif, il se peut tout-à-fait que je me plante, mais dans ce cas j'aimerais en etre convaincu 'par la science', pour l'instant, je ne suis pas encore convaincu

Amicalement,

François

[CFR]

Je termine par une question : si l'air froid produit en montagne ne participe pas aux Tn tres basses des periodes d'inversion en plaine, comment expliquer que ces Tn soient tres notablement plus basses dans les stations 'fond de plaine ou de vallée' bien à proximité de montagne (Vichy, Grenoble St Geoirs...) que dans les autres stations de plaine bien plate ?

Peut être parce que les stations bien encaissées "fond de plaine ou de vallée" sont dans des situations qui participent justement à la mise en place plus précoce d'un lac d'air froid peu ou pas perturbé par ce qui se passe au dessus/autour. Ainsi, en fin d'épisode, elles ont eu plus de temps pour se refroidir. Tandis que les stations de plaine dans un environnement plat voient de telles situations hyper calmes arriver plus tard, et sont soumises à des échanges turbulents peut être plus importants avec l'air environnant.

Cela dit, c'est juste une hypothèse, à mon avis l'air froid descendant des montagnes participe aussi, à un point qu'il serait bon de quantifier vu les objections que tu soulèves justement.

Désolé pour le HS, on devrait peut être migrer sur un autre topic pour poursuivre cette discussion fort intéressante.

[M. Gagnard]

L'hypothèse de l'adiabatisme, si souvent parfaitement justifiée en météo vu l'echelle de temps et d'espace à laquelle on se situe (atmosphère libre, grandes épaisseur d'air, vastes masses d'air...) me semble etre trop simpliste dans le cas qui nous interesse (lame d'air tres fine se deplaçant en contact intime sur une surface remarquablement refroidie par rayonnement IR : ce qui favorise les échange d'energie)

C'est sur ce point que le desaccord apparait. le 'non adiabatisme' explique bien les plusieurs degres d'écart séparant parfois la température de l'air du premier decimètre de celui sous abri à 1,5 m du sol.

Merci à tous de m'avoir lu !

On n'est pas en désaccord sur le non-adiabatisme, voir ma phrase "avec cet air qui traîne par terre...". Le problème c'est que je n'ai rien mesuré là dessus, alors je ne sais pas trop quoi prendre comme loi de comportement.

Soyons extrême !

Imaginons que le trajet montagne-plaine se fasse d'une manière isotherme. Cette hypothèse est en effet extrême car, pour contrebalancer le gain de 1° par 100 m de descente, il faudrait que le sol soit de plus en plus froid à mesure que l'on descend... Ce qui paraîtrait surprenant vu que le sol en plaine se refroidit moins vite qu'en montagne (à structure géologique identique). En effet, le sol de plaine a plus d'air au dessus de lui donc plus de vapeur d'eau au dessus de sa tête que celui de montagne.

Donc même en admettant que l'air en descendant (en se comprimant) ne gagne par le moindre degré, pour valider l'hypothèse "la montagne refroidit la plaine par ses descentes d'air froid" il faudrait que l'écart entre le sol et l'abri de Violay soit au minimum égal à l'écart entre l'abri de la plaine et l'abri de Violay. En un mot, il faudrait que la mini du sol à Violay soit -au minimum- égale à celle sous abri de la plaine. Il serait nettement mieux que le sol de la montagne soit plus froid que la plaine.

J'ai regardé sur les années 2000, 2001, 2002.

La station de plaine est Feurs (station auto MF345 m) et celle de montagne est Violay (830 m).

J'ai sélectionné les périodes d'au moins 2 jours consécutifs où la moyenne des Tn de Feurs était au moins 5° plus faible que celle de Violay abri pour la même période.

1 ou 2 périodes sont passées à la trappe car j'étais absent. La Tnsol n'était alors pas mesurée.

Ce que je note TnVa c'est la moyenne des Tn à Violay sous abri pour la période considérée.

Ce que je note TnVs c'est la moyenne des Tn à Violay à 5 cm du sol pour la période considérée.

Ce que je note EcV c'est l'écart entre les deux précédentes valeurs.

Ce que je note Ec c'est l'écart entre la moyenne des Tn de Feurs (sous abri) et TnVa. Je prends cet écart positif. J'ai donc sélectionné uniquement les Ec >= 5°.

Remarque sur la mesure de la température du sol : le thermomètre était un thermo à minima de MF, donc en verre. Dans l'IR, le verre est plus émissif que le sol (à vérifier, je ne l'ai pas fait), il est donc possible que la tempé au sol lue sur le thermomètre soit un peu plus basse que la température de peau du sol. En fait on fait ces mesures à 5 cm et 50 cm du sol pour des besoins de l'agriculture : le thermomètre est sensé se refroidir à la même vitesse qu'un rameau de plante (?).

Pour que l'hypothèse "la montagne refroidit la plaine par ses descentes d'air froid" soit validée, il faudrait -au minimum- que l'écart entre le sol et l'abri de Violay soit égal à l'écart entre les abris de Feurs et de Violay. C'est à dire que l'avant dernier nombre de ma liste soit égal au dernier. Il faudrait en fait que cet avant-dernier soit plus élevé que le dernier, il faudrait que la Tnsol de montagne soit plus faible que la Tn plaine.

11-12 déc 2000

TnVa = 8.8, TnVs = 1.1, EcV = 7.7, Ec = 8.8

17-18 nov 2001

respectivement : 3.5, -0.4, 3.9, 6.5

9-12 jan 2002

resp : 1.7, -2.8, 4.5, 6.5

19-21 jan 2002

resp 2.5, -0.3, 2.8, 5.5

29-30 jan 2002

resp 8.2, 5.3, 2.9, 9.4

le 30 janvier, le différentiel de Tn entre Feurs et Violay était de 12.4° (!) la Tnabri était de 11.3° et celle au sol de 10.3° !

11-13 fev 2002

resp 5.4, 2.1, 3.3, 5.0

31mars 3 avril 2002

6.7, 1.6, 5.1, 5.0

D'après ces valeurs, on n'a jamais l'avant dernier du même ordre que le dernier (à part la dernière période). On constate plutôt que la plaine est plus froide que le sol de montagne d'environ 2 ou 3°.

D'ailleurs si on admet l'hypothèse "c'est la montagne qui refroidit la plaine", les zones de plateaux ne seraient donc pas plus froides que les coteaux de la même altitude lors des périodes d'inversions. en effet les zones de plateaux (qui sont des sortes de plaines d'altitudes) n'ont par définition aucune montagne les dominant. Je n'ai pas de chiffres précis sur le climat de plateaux :-( si, il y a le cas de St-Genest-Malifaux que je connais un peu grâce aux enregistrements de Bruno Aujoulat : on ne peut pas expliquer le congélateur de cette commune par la présence immédiate de montagnes ? oui, il y en a des bosses mais elles dominent le plateau de 200 m au maxi... On a la chance d'avoir sur cette même commune, 100 m au dessus du congélateur un autre enregistreur (nettement plus chaud). Il gèle au congélateur tous les mois de l'année (sauf juillet 06 ni juillet 07) : si cet air froid provenait du sol des bosses situées au dessus, les gens ne pourraient pas faire pousser grand chose dans leur jardin.

Pour la différence de traitement entre des postes proches des montagnes et les postes de grandes plaines, on peut peut être avancer ces explications suivantes :

1) Si le poste est proche de montagnes (Vichy, Grenoble et a fortiori tout poste de vallée), ça veut dire que la rugosité du terrain est prononcée (présence de montagnes), ces postes là auraient donc moins de vent que les postes de grandes plaines. et le vent est l'ennemi n°1 (ou 2) de la flaque d'air froid. En particulier les postes de Clermont, Vichy etc... sont protégés du vent d'ouest par les puys, la Plaine du Forez l'est par les monts du Forez...

2) il se peut aussi que les postes proches des montagnes soient un peu plus élevés que ceux des plaines (Vichy, Aulnat, Andrézieux, Feurs, + haut que Bourges, Poitiers, Montluçon....) les postes proches des montagnes seraient donc naturellement un peu plus froid lorsqu'arrive une vague neigeuse (par ce type de temps, le gradient altimétrique est proche de 1°/ 100m). Les postes proches des montagnes seraient donc -à cause de leur altitude- légèrement plus enneigés que ceux des grandes plaines. Le refroidissement radiatif sur sol enneigé est plus important que sur sol nu. La flaque de Vichy se formant (d'après mon idée) par l'intermédiaire du sol de Vichy, elle pourrait avoir tendance à davantage se refroidir que la flaque de Bourges.

Maintenant, je n'ai pas comparé les tn de Vichy et de Bourges ou de Nevers, sont-elles radicalement différentes ?

3) En France, les plaines sont plutôt à l'ouest du territoire et les reliefs (donc les petites plaines) à l'est. Le gradient ouest-est de température moyenne du à l'océan et aux vents dominants d'ouest peut ajouter une petite couche au raisonnement.

Bon, ça fait long à écrire tout ça...

Je n'ai pas relu, désolé s'il y a des fautes.

[frc63]

Merci à tous de m'avoir lu !

....

Belle séance d'explication !

Il faut encore que je la relise avant de repondre.

En tout cas merci pour ce debat étayé.

Pour les modérateurs :

Si vous pouviez passer les 2 message de M. Gagnard, les miens et celui de CFR sur un nouveau fil dans la section climato, ce serait un bonne chose

[M. Gagnard]

Il faut rendre à CFR ce qui lui appartient : le point 1) sur l'affaire des postes de vallées et ceux des plaines.

Je n'avais donc pas tout lu...

[frc63]

Merci à tous de m'avoir lu !

Bonsoir,

Votre analyse est très intéressante, mais elle repose sur une étude de la situation à un moment donné, l’heure de la Tn. C’est donc une analyse de l’état des choses à cette instant (fin de nuit) pour un grand nombre de journées typiques.

Je pense qu’il est utile de rajouter la dynamique de l’évènement, sur une nuit par exemple.

Je plante le décor :

Une montagne de 400 m de haut au dessus d’une plaine.

Hypothèse simplificatrice : à l’instant initial, la température de la masse d’air suit à peine l’adiabatique sèche en fonction de l’altitude (air stable).

Le sol se refroidit par rayonnement de manière homogène (sol de même nature quelle que soit l’altitude, air tout aussi transparent aux IR). On simplifie en considérant de gros pixels épais de quelques décimètres sur les premiers mètres d’air, dont la température est contrôlée surtout par les échanges avec le sol.

Au premier pas de temps, le premier pixel au dessus du sol se refroidit de manière homogène par conduction depuis le sol.

La lame d’air froid ainsi formé glisse vers la bas (par Archimède), et le pixel d’air à la surface du sommet de la montagne est remplacé par subsidence de l’air situe au dessus, plus doux. Au contraire, en basse couche, l’air froid s’est un peu accumulé : celui produit sur place + celui provenant du glissement (qui surplombe le premier).

Au pas de temps suivant, l’air au contact du sol se refroidit encore, et glisse encore vers le bas, sauf que en haut de la montagne, le pixel d’air au contact du sol était moins froid au pas de temps précédant (il venait de la subsidence d’air plus doux), et conserve un retard dans la baisse de température. En bas de la pente, l’air froid s’accumule par le bas (en intensité) et par le haut (en quantité) : l’épaisseur du lac d’air froid progresse (alimenté depuis la montagne), alors qu’il se refroidit de façon continue par le bas par rayonnement du sol et conduction du froid produit dans les premières couches d’air.

Et ainsi de suite : l’air froid est produit à la surface du sol, descend le long de la pente par gravité tout en continuant à se refroidir par contact, en haut sur la pente et au sommet, l’air refroidit et glissant est remplacé par de l’air subsident plus doux qui touche à son tour le sol rayonnant et commence à se refroidir.

L’air froid produit sur les pentes n’arrive pas tout au fond du trou (à part au début), mais il fait augmenter l’épaisseur du lac d’air froid.

Dynamiquement, il est donc possible que l’air en haut de la montagne soit un peu plus chaud que tout en bas, mais qu’il s’y dirige quand même : il continue à se refroidir pendant son trajet, et n’est stoppé que lorsque le refroidissement du pixel d’air directement en contact avec le sol est plus lent que le refroidissement de l’air autour du pixel par rapport à lui-même (dû à son glissement dans une couche subitement bien plus froide. C’est à ce moment, brutal, spectaculaire, que la température s’écroule en quelques mètres d’altitude. On l’a tous constaté un jour ou l’autre : on pénètre littéralement dans de l’air plusieurs degrés plus froid presque instantanément, c’est presque un plonger dans une piscine glacée. l’air froid produit en montagne ne peut descendre plus loin, il ne contribue qu’à épaissir la couche.

En fait, c’est le poids relatif des deux mécanismes qu’il faudrait arriver à quantifier :

Production et épaississement sur place de l’air froid

Production d’air froid en montagne et écoulement dynamique de l’air froid (et poursuite de son refroidissement) vers la plaine/vallée, contribuant à l’épaississement par le haut et au refroidissement (au début et/ou en partie) du lac d’air froid.

Un fort en modélisation d’écoulement de fluides nous serait d’une grande utilité ;-) ;-)

Pour le point 1 sur la rugosité, l’absence de vent des stations sous le vent dans des plaines/vallées :

En effet, point très important, le brassage de l’air limitant très fortement la baisse des Tn.

Mais pourquoi la plaine d’Alsace connaît elle moins fortement ce pb d’inversion hyper violente et récurrente que nos plaine du Forez et de Limage ?

Plus venteuse, tant que ça ??

Ou peut être est-ce une plaine plus large et moins alimentée en air froid venant des montagnes moins hautes (Vosges), et trop loin (Foret Noire) pendant les périodes d’inversion ?

Pour le point 2 : l’altitude supérieur des stations froides du centre est par rapport à d’autres moins soumises à ce pb. Ce n’est pas le cas de Grenoble, pourtant l’une des plus froide dans ces cas (210 m c’est vraiment peu), Vichy seulement vers 260m, contre 200 m pour Montluçon, soit des écarts totalement dérisoires. Aulnat est un peu plus haut (329 m), mais malgré cela moins soumis au pb des très grosses inversions que Vichy. Quand à la neige au sol, elle reste rare à Vichy, et si elle contribue, épisodiquement, à de très basses Tn, les inversions énormes sont bien plus fréquente que l’occurrence d’une couche réelle de neige.

Sur le cas (d’école) de St-Genest-Malifaux et les stations ‘congélateur’ et ‘plus tempérée’ : l’exemple est très pertinent : le jardinage y est possible tout proche d’une zone ou il peut geler à tout moment de l’année, donc le gel s’est formé sur place.

Le froid produit sur place n’est pas évacué et s’accumule en s’intensifiant. Mais l’aspect d’une dynamique de l’air en cours de refroidissement contribuant au phénomène de refroidissement dans les creux-pièges me semble à ne pas écarter.

Le point 3 : Pourquoi pas une influence Ouest/Est, mais alors pourquoi plus d’inversions (plus fortes, plus précoces, plus tardives) dans nos plaines/vallées du Centre-Est que dans le Nord-Est ??

En tous cas vos arguments sont très intéressants !

[kéké]

Moi je suis d'accord avec M.Gagnard.

Les inversions ne sont pas crée grace aux montagnes évidement au contraire...

Il s'agit bien d'un froid "lourd" plaqué au sol, les creux de vallées sont donc les plus exposés au phénomène, l'air froid y stagne et reste froid même en journée, ca suit un peu la principe des brumes de sol.

[Vincent_L]

Illustration peut être, du processus de création de l'air froid puis expulsion puis reconstitution... cette nuit à La Panouse (1260 m) en Lozère versant E de la Margeride. Station dans un fond de vallée type alvéole classique en Margeride, à quelques km sous la ligne de crête à 1400 m et plus (col des 3 Soeurs).

-8.7°C à 22h00

-6°C à 23h00

-7°C à 00h00

-4.6°C à 01h00

-7.7°C à 02h00

-1.5°C à 03h00 !

-4.5 à 04h00

-7.5°C à 05h00

-6.6°C à 06h00...

Que penser de ce yoyo formidable (passage de -7.7°C à -1.5°C en moins d'une heure puis redescente...) ???

Poche d'air froid qui se forme dans le fond de vallée perché puis qui est expulsée (pénétration du vent de Sud peut être ?) et /ou remplacée par l'air plus chaud venu des crêtes (il ne gelait pas, ou à peine à 1400 m cette nuit) avant de se reconstituer dans le creux ?

[JB63]

Je lis avec grand intérêt ce post, bien que je n'ai pas vraiment matière à participer.

[...] Maintenant, je n'ai pas comparé les tn de Vichy et de Bourges ou de Nevers, sont-elles radicalement différentes ? [...]

...............alt(m).....gel.......Tn annuelle.....neige (chute en j)....Tn abs

Bourges .....161......55 j............6,5...................15.................-20,4

Avord.........176..... 62 j............6,2...................17.................-21,0

Nevers... ....175.....75 j.............5,4...................18.................-25,0

Vichy..........249.......82 j............5,2...................20.................-26,9

A la vue de ces données, les relations que vous décrivez semblent évidentes. Mais cela n'exclue pas pour moi l'écoulement d'air froid depuis les Monts de la Madeleine comme facteur "aggravant" pour Vichy.

La différence Bourges/Avord est très importante au vu des quelques dizaines de kilomètres à peine qui séparent les postes et une altitude proche. Sasn doute une histoire de topographie.

[CFR]

Les questions que pose frc63 sont pertinentes et intéressantes, je suis assez d'accord sur le mécanisme décrit par ailleurs. Rapidement, un autre point à ne pas négliger dans ces histoires là quand on fait de la topoclimatologie : la nature du sol, ça peut jouer très sensiblement sur l'efficacité du refroidissement qui se crée en un lieu, c'est le cas typiquement des zones sablonneuses.

Concernant cela :

Le point 3 : Pourquoi pas une influence Ouest/Est, mais alors pourquoi plus d’inversions (plus fortes, plus précoces, plus tardives) dans nos plaines/vallées du Centre-Est que dans le Nord-Est ??

Je pense que le facteur d'encaissement dû au relief doit pas mal jouer, je me trompe peut être par méconnaissance de la topographie de ces deux coins, mais il me semble que cet encaissement est plus fort dans le Centre-Est (relief plus haut et pentes + abruptes, en général bien sûr) que dans le Nord-Est. Et cet encaissement plus marqué permet un déclenchement plus précoce du refroidissement sur place + une alimentation peut être plus forte des reliefs environnants.Dans le modèle topoclimatique que j'avais développé pour l'Alaska (et disponible ici : http://research.iarc.uaf.edu/TCM/alaska.php ) c'est ce facteur encaissement que j'avais modélisé pour justement essayer de rendre compte de ces inversions. Je m'étais appuyé sur quelques études américaines, faudrait que je remette la main dessus, y avait notamment un cours sur les topoclimats sur un site de formation de la NOAA je crois.