Les trous à froid en France

[Thundik81]

Je la trouve quand même assez faible cette différence de seulement 1,8°C sur 15 mètres de dénivelé réel, même s'il s'agit de dépression ouverte.

Je ne prendrai qu'un exemple. Il concerne le TAF de la tourbière de la Cailleuse (forêt de Montmorency), que j'ai étudié autrefois. Cette cuvette présente bien une ouverture, même si celle-ci est étroite. Il n'empêche qu'à la fin de la nuit du premier au 2 juillet 1977 il faisait 4,2°C à 139m d'altitude au fond, juste en contrebas d'une butte (les Pins Brûlés), au sommet de laquelle, à 191m d'altitude, il faisait au même moment 11,7°C. Ce qui fait une différence de 7,5°C pour 52m de dénivelé, soit 2,2°C/15m. Maintenant, si on compare le fond de la dépression avec un lieu situé sur la pente, mais à proximité de celui-là et donc beaucoup moins haut (seulement 146m d'altitude), on a un écart de 2,8°C pour 7m de dénivelé, soit 6°C/15m.

Marc.

Cela dépend de la topographie (et des 2 points de mesure) et de l'inversion.

Dans la très large vallée en U de la Brévenne, en faisant le même graphe que ci-dessus mais avec les maximums, on a sur avril-mai, de 20h30 à 9h00, des différences de 5 à 8° (pour 20m de dénivelé).

Et sans vouloir casser le mythe, à Saint-Genest-Malifaux entre le bourg (950m) et le Sapt (920m), la différence max de Tn est d'environ 7° chaque année. Les mois d'avril et mai 2011 sont exceptionnels pour la différence de Tnm (récurrence des inversions).

[Thundik81]

Puisque je l'avais réalisé ce matin autant le poster.

Ce graphique montre la répartition des écarts (SGM950 - SGM920) en fonction de la Tn de SGM950 sur la période 2006-2010 (5 années complètes). La Tnm de SGM950 sur cette période est de 3,0°C (d'où l'axe des ordonnées qui coupe les abscisses à 3).

[riri vertacorien]

Les 1.8° sur 15 mètres de déniv, je trouve cela déjà beaucoup.

La station de référence sur le plateau de Villard de Lans est situé plus de 50 mètres de déniv plus haut que le fonds de vallée.

Les températures minimales sont fréquemment 3-4° plus hautes que le fonds de vallée.

Les agriculteurs locaux qui ont par le passé des problèmes de gel avec leurs parcelles de céréales les plus basses. les assurances n'ont pas marché pour cause que la station de météo France n'avait pas enregistré de gel.

Sur le nord Vercors, l'inversion nocturne se fait sur 100 mètres de dénivelé. Pour calculer l'inversion, il faut se placer au moins 100 mètres au dessus. Entre Saint Nizier et la plaine de Lans, les tn sont souvent de 10 voire 15° d'écart en hiver.

La station de Méaudre, est un bon exemple, en prenant le télésiege, on passe souvent au petit matin de -15° à des températures positives en moins de 150 mètres de déniv.

La grosse différence entre le val d'Autrans et de Villard de Lans. D'un coté le val d'Autrans n'a qu'une ouverture et de l'autre deux.

Avec deux ouvertures, le froid s'échappe plus vite sur Villard de Lans.

[taf95]

J'ai moi aussi longuement hésité à fournir une estimation, non issue de modélisation, de la différence possible entre le fond de la dépression et la station CREA. J'avais d'abord seulement mis un chiffre bien rond mais crédible à mon avis...

J'ai préféré ensuite rajouter un intervalle, car cette valeur "théorique" souffre des réalités météo. [Je pensais à une visite que tu aurais faite ces jours: tu aurais par exemple trouvé 7°C d'écart et tu m'aurais dit "c'est toi qui surestimais", car sans mauvaise foi j'aurais répondu, 30 minutes plus tôt ou plus tard, qu'il y avait peut-être 10°C de différence.]

Bonjour.Ah, ok! Concernant l'estimation de l'écart thermique qu'il peut y avoir à un moment donné entre le fond de la doline de Darbounouze et la station CREA installée sur ses pentes mais très en hauteur, tout d'abord tu as estimé l'écart à 10°C, pour poser ensuite une fourchette de 5°C à 15°C. Judicieux, parce que cet écart est en effet très variable, puisque dépendant de certains facteurs, par exemple la présence de neige au sol pour n'en citer qu'un.

La spéculation que je me permis plus tard à propos de la même chose me conduisit à la possibilité qu'il fît -40°C occasionnellement - en sous-entendant bien sûr que c'était à l'occasion des grosses vagues de froid sur la France.

Je précise qu'au moment où j'ai lu ta remarque concernant la différence possible de température entre le fond de la dépression et la station CREA dite de La-Chapelle-en-Vercors, je n'ai pas saisi qu'il ne s'agissait de rien d'autre que la station installée par le CREA au bord de la doline de Darbounouze. En effet j'ai pensé bêtement qu'il s'agissait d'une autre station CREA, qui aurait été située aussi sur cette commune mais plutôt dans le village. Je le supposais aussi relativement à l'abri des inversions du gradient vertical de température, n'ayant qu'une connaissance approximative de la géographie du Vercors où je n'ai encore jamais mis les pieds malheureusement.

Là j'ai l'impression de parler pour ne rien dire. Mais, 'Thundik81', c'est pour éviter tout malentendu.

Marc.

[Thundik81]

Les 1.8° sur 15 mètres de déniv, je trouve cela déjà beaucoup.

La station de référence sur le plateau de Villard de Lans est situé plus de 50 mètres de déniv plus haut que le fonds de vallée.

Les températures minimales sont fréquemment 3-4° plus hautes que le fonds de vallée.

Les agriculteurs locaux qui ont par le passé des problèmes de gel avec leurs parcelles de céréales les plus basses. les assurances n'ont pas marché pour cause que la station de météo France n'avait pas enregistré de gel.

Sur le nord Vercors, l'inversion nocturne se fait sur 100 mètres de dénivelé. Pour calculer l'inversion, il faut se placer au moins 100 mètres au dessus. Entre Saint Nizier et la plaine de Lans, les tn sont souvent de 10 voire 15° d'écart en hiver.

La station de Méaudre, est un bon exemple, en prenant le télésiege, on passe souvent au petit matin de -15° à des températures positives en moins de 150 mètres de déniv.

La grosse différence entre le val d'Autrans et de Villard de Lans. D'un coté le val d'Autrans n'a qu'une ouverture et de l'autre deux.

Avec deux ouvertures, le froid s'échappe plus vite sur Villard de Lans.

Merci pour ces précieuses observations de terrain.

Tous ceux qui vivent ou ont vécu dans des zones à reliefs (pas besoin qu'ils fassent des centaines de mètres) ont expérimenté, constaté de telles différences et ont plein d'anecdotes à ce sujet.

Un exemple justement sur une différence d'altitude d'une douzaine de mètres :

des gens de la ville avaient acheté une propriété avec moulin sous la ferme. Plus de travaux à prévoir à la ferme et cadre magnifique du bord de rivière les avaient fait rénové ce moulin pour en faire leur maison d'habitation avec piscine... il y sont finalement resté qu'un an (T° et soleil assez tardivement -pente boisée abrupte sur l'autre côté de la rivière) et ont migré dans la ferme.

[Thundik81]

Judicieux, parce que cet écart est en effet très variable, puisque dépendant de certains facteurs, par exemple la présence de neige au sol pour n'en citer qu'un.

C'est aussi pourquoi j'ai préféré ne pas commenter le graphique de la Répartition des écarts en fonction de la Tn de SGM950. Son interprétation n'est pas aussi triviale qu'il n'y paraît : cela serait mettre en exergue certains paramètres au détriment d'autres. Ainsi il peut, même si dans ce cas c'est loin d'être la meilleure représentation, servir à illustrer la répartition saisonnière des inversions.

Il était fait alors autant le poster et puis ce n'est pas le type de graphe que l'on peut voir dans la biblio sur les inversions.

[taf95]

Puisque je l'avais réalisé ce matin, autant le poster.

Ce graphique montre la répartition des écarts (SGM950 - SGM920) en fonction de la Tn de SGM950 sur la période 2006-2010 (5 années complètes). La Tnm de SGM950 sur cette période est de 3,0°C (d'où l'axe des ordonnées qui coupe les abscisses à 3).

J'ai, le 04 juillet 2011 - 23:21, dit:

Judicieux, parce que cet écart (de température à un moment donné) est en effet très variable, puisque dépendant de certains facteurs, par exemple la présence de neige au sol pour n'en citer qu'un.

'Thundik81', le 05 juillet 2011 - 00:16, dit:

C'est aussi pourquoi j'ai préféré ne pas commenter le graphique de la répartition des écarts en fonction de la Tn de SGM950. Son interprétation n'est pas aussi triviale qu'il n'y paraît: cela serait mettre en exergue certains paramètres au détriment d'autres. Ainsi il peut, même si dans ce cas c'est loin d'être la meilleure représentation, servir à illustrer la répartition saisonnière des inversions.

Il était fait, alors autant le poster et puis ce n'est pas le type de graphe que l'on peut voir dans la biblio sur les inversions.

Bonjour 'Thundik81'.En effet, c'est la première fois que je vois un tel graphe à propos d'inversions. J'ai mis un petit moment à m'y faire. Mais c'est bien fait: original. Alors, comme exercice, je vais quand même me permettre de commenter deux exemples, pris un peu au hasard sur le graphe.

Voici le premier. Prenons le jour correspondant au carreau situé le plus à gauche. La Tn de SGM950, situé en hauteur, est déjà très basse (~ -21°C), mais en Tn il ne fait que ~ 2,5°C de moins à SGM920 - c'est-à-dire au fond du TAF de Saint-Genest-Malifaux, 30 mètres plus bas. Soit ~ -23,5°C. Là, entre les deux sites, il s'agit d'une inversion faible de la Tn. Je suppose, compte tenu du niveau général des températures, une présence de neige au sol. Par contre un ciel couvert sans vent, ou un ciel clair avec vent, ou la totale (ciel couvert avec vent). Ce qui exclut le ciel clair sans vent, seule condition permettant la formation d'un lac d'air froid.

Voici le deuxième exemple. Le point le plus haut sur le graphe correspond à un jour où la Tn de SGM950 est remarquablement haute (~ 17,5°C). En revanche ce jour-là la Tn au fond du TAF est de ~ 8°C inférieure à ça, ce qui fait ~ 9,5°C de Tn. Il y eut ce jour-là entre les deux sites une forte inversion de la Tn.

Marc.

[Thundik81]

Voici le premier. Prenons le jour correspondant au carreau situé le plus à gauche. La Tn de SGM950, situé en hauteur, est déjà très basse (~ -21°C), mais en Tn il ne fait que ~ 2,5°C de moins à SGM920 - c'est-à-dire au fond du TAF de Saint-Genest-Malifaux, 30 mètres plus bas. Soit ~ -23,5°C. Là, entre les deux sites, il s'agit d'une inversion faible de la Tn. Je suppose, compte tenu du niveau général des températures, une présence de neige au sol. Par contre un ciel couvert sans vent, ou un ciel clair avec vent, ou la totale (ciel couvert avec vent). Ce qui exclut le ciel clair sans vent, seule condition permettant la formation d'un lac d'air froid.

Tn du 18/12/2010 :

SGM920 : -23,1

SGM950 : -20,5

SGM1020 : -11,5

Jasserie1360 : -12,9 (Crêt de la Perdrix)

Andrézieux-Bouthéon 400m : - 9,1

Neige au sol (12 cm environ au bourg de SGM, étoiles visibles, petit vent de secteur Sud)

Voici le deuxième exemple. Le point le plus haut sur le graphe correspond à un jour où la Tn de SGM950 est remarquablement haute (~ 17,5°C). En revanche ce jour-là la Tn au fond du TAF est de ~ 8°C inférieure à ça, ce qui fait ~ 9,5°C de Tn. Il y eut ce jour-là entre les deux sites une forte inversion de la Tn.

Tn du 24/08/2009 :

SGM920 : 9,5

SGM950 : 17,4

SGM1020 : 17,8

Jasserie1360 : 16,3 (Crêt de la Perdrix)

Andrézieux-Bouthéon 400m : 16,8

(Résistance du lac d'air froid en fond de vallée

Tn du 23/08/2009 :

SGM920 : 2,0

SGM950 : 6,0

SGM1020 : 9,1

Jasserie1360 : 10,7 (Crêt de la Perdrix)

Andrézieux-Bouthéon 400m : 10,5)

[taf95]

Je suis votre discussion intéressante sans y prendre part, mais là je souhaiterais intervenir...

Bonjour Gaël.Eh oui, je découvre maintenant le Vercors et ses merveilles géologiques et topo-climatiques associées. Moi qui suis, à l'occasion de plusieurs virées dans le Haut-Oisans et ses plus hautes cimes, passé en contrebas de ce massif qui me faisait penser à chaque fois à un tépuy, sans songer toutefois à y monter.

Au fait, ayant séjourné en Métropole en juin, comme je l'ai su par le topic relatif au temps qu'il fait au Québec et au Canada, as-tu fait un tour en Arrée, notamment dans la cuvette du lac de Saint-Michel, dont nous avions discuté du climat local ici-même? Je pense y repasser dans le courant de cet été.

Marc.

[taf95]

Attention toutefois: à partir d'un certain seuil de température, on ne peut plus appliquer les mêmes règles. Ce n'est pas parce que lors d'une grande vague de froid il aurait fait -20°C ("sans vent", par nuit claire) sur un sommet du Vercors à 1500m, qu'il faudrait s'attendre à du -50°C au fond de la doline.

Bonjour.Sur les Alpes et, pour ce qui nous concerne, dans le Vercors de telles conditions météorologiques (-20°C dans l'air à l'altitude de 850 hpa, soit grosso modo vers 1500 mètres) me semblent acquises de nuit et même possibles de jour, lors des plus grosses vagues de froid. Ces conditions météorologiques, sans être exceptionnelles, voire extraordinaires, sont néanmoins d'une certaine rareté. A ce propos je pense à janvier 1971, par exemple.

Par ce type de temps, à la fin d'une nuit claire et sans vent, les -20°C on va donc les avoir sans problème sur la crête orientale du Vercors à 1500m d'altitude. Compte tenu des dimensions des sources d'air froid associées à la doline de Darbounouze et notamment de l'immensité de celles s'étendant sur les Hauts-Plateaux jusqu'à la crête orientale sur des dizaines de mètres de dénivellation (voir cartes topographiques de l'IGN), il doit faire beaucoup plus froid au fond de la doline au même moment. De combien?

Comme le fond de la doline n'est toujours pas équipé, impossible de répondre! En absence de mesures faites sur le site, en plus sans modèle numérique, on est réduit malheureusement au domaine de la pure spéculation. Du pifomètre! En s'aidant bien entendu d'expérience personnelle et de connaissance sur d'autres dolines, alpines ou plus éloignées, mais plus ou moins comparables.

Il faut dire que les dolines étudiées sur le plan topo-climatique sont légion, notamment de Gstettner-Alm dans les Préalpes d'Autriche à Peter's Sink en Utah (USA), en passant par exemple par Busa di Manna dans les Dolomites (Italie), Lepa Komna dans les Alpes Juliennes (Slovénie). Mais chaque doline, comme chaque TAF, a ses particularités, notamment au niveau de sa position géographique bien sûr, base de départ pour ses excès, mais aussi de sa morphologie et de ses sources d'air froid.

Ceci dit, je dirais qu'à la fin de cette nuit, les -40°C sont possibles. Quant à -50°C, là on est dans le domaine du plus grand doute, parce qu'à ma connaissance jamais une température de cet ordre n'a été signalée en France de façon officielle et que c'est de l'ordre de ce qu'on a observé de "pire" depuis plusieurs dizaines d'années à Gstettner-Alm (-52,6°C) et sur une petite trentaine d'années à Peter's Sink (-56,3°C). Pour faire un peu de topo-climatologie comparée...

Maintenant, en cas de situation vraiment exceptionnelle, la "vague de froid du millénaire", qui est toujours possible malgré le réchauffement climatique, que peut-on attendre? Que sais-je? Le fond de la doline de Darbounouze devrait être équipé! Il n'y a que ça qui permettrait de savoir quelles sont les capacités réelles de cette doline à produire du froid...

Pour préciser ma pensée: si les -30°C doivent être atteints relativement fréquemment (récurrence inférieure à 5 ans, peut-être de l'ordre de 2-3 ans), je suppose que l'on ne passe la barre des -40°C que très rarement.

Je pense ça aussi, en attendant confirmation par installation de station météo au fond.Marc.

[Thundik81]

Maintenant, en cas de situation vraiment exceptionnelle, la "vague de froid du millénaire", qui est toujours possible malgré le réchauffement climatique, que peut-on attendre? Que sais-je? Le fond de la doline de Darbounouze devrait être équipé! Il n'y a que ça qui permettrait de savoir quelles sont les capacités réelles de celle doline à produire du froid...

Je pense ça aussi, en attendant confirmation par installation de station météo au fond.

Il y aurait tellement de sites intéressants à équiper !

J'avais pensé aussi à des mesures dans un milieu modelé par l'homme : les mines et carrières à ciel ouvert (cf lien).

[taf95]

A partir d'un certain seuil de température, on ne peut plus appliquer les mêmes règles.

Bonjour.Les règles de la physique de l'atmosphère ne changent pas avec la température, comme l'a repris Gaël ('dann17').

Mais elles s'illustrent magnifiquement dans notre cas, celui d'une doline la nuit, par ciel clair et sans vent. Et c'est dans l'intérêt du froid! En effet, quand on lit les publi concernant des TAF, il est souvent appuyé sur les mécanismes suivants, qui sont très favorables à un hyperrefroidissement de l'air au fond d'un TAF et notamment d'une doline, la nuit par ciel clair et sans vent.

Envisageons le fond d'une doline, puisque c'est le milieu qui nous occupe ici. On est en hiver et il y a de la neige au sol. La surface de la neige est le siège d'une émission relativement très élevée dans l'infra-rouge (rayonnement infrarouge brut), en référence à l'émissivité inhabituelle de la neige. Par ailleurs cette surface reçoit du haut un rayonnement infra-rouge (le contre-rayonnement infrarouge). Par ailleurs la couche de surface de la neige reçoit de la chaleur sensible de l'air sus-jacent qui est plus chaud, mais aussi de la chaleur sensible en provenance du sol sous-jacent, le flux thermique en provenance de la terre (d'ailleurs peu marqué puisque la couche de neige est un excellent isolant thermique surtout lorsqu'elle est fraîche). Durant la nuit l'air va peu à peu se refroidir au contact de la surface de la neige. Celle-ci voit en effet sa température constamment tirée vers le bas grâce à l'émission brute d'infrarouge en direction du ciel. Ce qui est bien le moteur du refroidissement de la neige, ou plutôt le fuel du phénomène!

Le refroidissement de l'air au contact de la surface de la neige va aboutir à un moment donné à la saturation de l'air sus-jacent en vapeur d'eau et il va y avoir un commencement de condensation solide (se traduisant par la formation de gelée blanche sur la surface de la neige). Comme attendu, le passage de la molécule d'eau de l'état gazeux à l'état solide libère dans le milieu ambiant, précisément à la surface de la neige, une certaine quantité de chaleur (la chaleur latente de condensation solide). Un facteur apparemment défavorable aux basses températures, puisque producteur de chaleur!

D'abord on se rappelle bien que plus l'air est froid, moins il peut contenir de molécules de vapeur d'eau (l'humidité absolue, exprimée d'ordinaire en molécules par litre). Et c'est là qu'intervient un autre processus. A fur et à mesure qu'il se refroidit, l'air au contact de la neige devient de plus en plus sec. C'est-à-dire que sa concentration en vapeur d'eau diminue sans arrêt, même si l'humidité relative reste à saturation. La vapeur d'eau est pompée!

De ce fait, comme la vapeur d'eau se fait de plus en plus rare au-dessus de la surface de la neige qui se refroidit et que l'air est aussi de plus en plus froid, le contre-rayonnement infrarouge venant d'en haut diminue sans arrêt. Résultat: le rayonnement infrarouge net de la surface de la neige reste soutenu, même si celle-ci se refroidit encore et encore, émettant donc de moins en moins dans l'infrarouge thermique.

C'est là qu'intervient le bilan énergétique, intéressant de notre point de vue, des deux phénomènes: condensation et rayonnement infrarouge net. Simultanément il y a libération de chaleur à la surface de la neige par la condensation de l'eau, mais cette libération de chaleur est de plus en plus faible, tandis que le rayonnement net de la surface de la neige reste soutenu du fait que l'air est de plus en plus sec. Cet assèchement progressif de l'air, qui réduit la condensation à presque rien et soutient le rayonnement infrarouge net de la surface de la neige, permet un refroidissement continuel de cette surface. C'est par ce biais que la température à la surface de la neige peut atteindre des niveaux incroyablement bas.

Marc.

[dann17]

Envisageons le fond d'une doline, (...) C'est par ce biais que la température à la surface de la neige peut atteindre des niveaux incroyablement bas.

Bonjour Marc,Tu as parfaitement bien expliqué le mécanisme thermique propre aux TAF. Il est donc aisément compréhensible que, dans des conditions optimales (neige fraîche au sol, ciel clair, pas de vent), il n'existe pas de seuil sépicifique de la température en deça duquel ce mécanisme serait enrayé. Le seul frein à cette "production de froid" est, à mon avis, le suivant (en restant dans les conditions favorables):

Pour reprendre ce que disait Marc, la neige possède une emissivité plus forte que les autres matériaux, de l'ordre de 0.99 dans le domaine spectral thermique (8 à 14μm) quand celle du sable n'atteint que 0.74, ou 0.90-0.95 pour la terre ou la végétation dnas le même domaine spectral. Ce qui signifie que, la nuit, la neige renvoit la quasi-totalité de sa chaleur vers l'espace, et ce en fonction de sa température (donc quasiment de la même façon que le ferait un corps noir parfait).

Ainsi, en respectant la loi de Stefan (E = σ T4), un sol enneigé va émettre

- 312 W/m² à 0°c

- 230 W/m² à -20°c

- 165 W/m² à -40°c

- 139 W/m² à -50°c

- 115 W/m² à -60°c

Tant que le rayonnement atmosphérique reste inférieur au rayonnement thermique de la neige, le refroidissement se poursuit (puisque, comme l'a expliqué Marc, l'assèchement de la couche d'air située immédiatement à la surface de la neige se poursuit aussi). On conçoit facilement que plus la surface de la neige est froide, plus la différence en Ratm et Rneige sera faible. Or, même durant une nuit parfaitement dégagée, au niveau de la mer, le rayonnement atmosphérique n'est pas nul, et dépend notamment de la teneur en vapeur d'eau de l'atmosphère. Typiquement, cette valeur est rarement plus basse que 80 à 100 W/m². Ce qui signifie que, théoriquement, au niveau de la mer, il est quasiment impossible de descendre sous les -80°c.

Voilà donc, à mon avis, le seul frein au refroidissement. Le mécanisme physique reste donc le même et il est tout aussi valable à -10 qu'à -40°c, sauf que dans le 2ème cas, le refroidissement sera légèrement moins rapide.

Gaël.

[Thundik81]

Interventions très intéressantes !

J'apprécie la clarté et la patience d'expliquer encore et encore des phénomènes observés dans les TAF.

Toutefois j'ai l'impression qu'on tourne en rond : la neige favorise le refroidissement soit, mais ce n'est nullement le moteur de l'inversion. Pas besoin de neige pour avoir de fortes inversions. Et la neige aura des effets similaires, sous nos abris, sur une surface plane (toujours dans les mêmes conditions idéales d'absence de vent et de nébulosité nulle).

Encore une fois merci pour vos messages

[je comprends très bien qu'il font suite à ma remarque... je veux juste attirer l'attention sur l'importance à accorder au facteur neige. Tout à l'heure je voulais juste répondre : comparer dans le Yukon la force des inversions passé -40° à celle quand il fait -10° hors TAF ... mais comme toujours en météo on ne peut pas en faire un argument massue (il y a beaucoup d'aspect à considérer). Et puis quand on parle d'inversion c'est qu'on compare deux stations : il faut aussi regarder les paramètres pour l'autre.]

[taf95]

Tn du 18/12/2010:

SGM920: -23,1°C

SGM950: -20,5°C

SGM1020: -11,5°C

Jasserie1360: -12,9°C (Crêt de la Perdrix)

Andrézieux-Bouthéon 400m: - 9,1°C

Neige au sol (12 cm environ au bourg de SGM, étoiles visibles, petit vent de secteur Sud).

Tn du 24/08/2009:

SGM920: 9,5°C

SGM950: 17,4°C

SGM1020: 17,8°C

Jasserie1360: 16,3°C (Crêt de la Perdrix)

Andrézieux-Bouthéon 400m: 16,8°C.

(Résistance du lac d'air froid en fond de vallée

Tn du 23/08/2009:

SGM920: 2,0°C

SGM950: 6,0°C

SGM1020: 9,1°C

Jasserie1360: 10,7°C (Crêt de la Perdrix)

Andrézieux-Bouthéon 400m: 10,5°C).

Bonjour.Merci d'avoir indiqué les vraies valeurs et les conditions réelles.

Le 18/12/2010, la Tn de SGM920 avec ses -23,1°C est 14°C plus basse que celle d'Andrézieux-Bouthéon 400m avec ses -9,1°C. Ce jour-là il devait manquer la neige à la station de basse altitude, située en plaine au bord de la Loire, à quelques kilomètres au nord-ouest de Saint-Etienne. Par contre la neige était présente au bourg de Saint-Genest-Malifaux, ce qui explique ces très basses températures minimales tant en bas (SGM920) qu'au bourg (SGM950). Ce matin-là, il devait y avoir un sacré lac d'air froid dans le creux, enveloppant le fond mais aussi le village et même des niveaux encore plus haut. Mais SGM1020 avec ses -11,5°C de Tn, ce qui est relativement doux par rapport au bourg, devait être exclus du lac d'air froid du fait de son altitude supérieure. Il devait dominer la limite supérieure du lac d'air froid, baignant déjà dans l'air situé au-dessus du lac, c'est-à-dire l'air de la circulation régionale, alors de secteur Sud.

Le 24/08/2009 les Tn d'Andrézieux-Bouthéon (400m), ainsi que celles de SGM950 (le bourg) et SGM1020 ou encore celle de La Jasserie (1360m d'altitude), sont très peu différentes puisque toutes comprises entre 16°C et 18°C. Par contre la Tn de SGM920 avec ses 9,5°C fait contraste par rapport à toutes les autres stations citées. Ce matin-là, sur le fond du creux de Saint-Genest-Malifaux, il devait reposer un lac d'air froid de dimensions réduites en épaisseur (lac d'air froid pelliculaire) comme en superficie évidemment, mais à l'intérieur duquel les gradients verticaux de température, évidemment inversés, devaient être très accentués.

Marc.

[Thundik81]

Bonjour.

Merci d'avoir indiqué les vraies valeurs et les conditions réelles.

Le 18/12/2010, la Tn de SGM920 avec ses -23,1°C est 14°C plus basse que celle d'Andrézieux-Bouthéon 400m avec ses -9,1°C. Ce jour-là il devait manquer la neige à la station de basse altitude, située en plaine au bord de la Loire, à quelques kilomètres au nord-ouest de Saint-Etienne. Par contre la neige était présente au bourg de Saint-Genest-Malifaux, ce qui explique ces très basses températures tant en bas (SGM920) qu'au bourg (SGM950). Il devait y avoir un sacré lac d'air froid dans le creux, enveloppant le fond mais aussi le village et même des niveaux encore plus haut. Mais SGM1020 avec ses -11,5°C de Tn, ce qui est relativement doux par rapport au bourg, devait être exclus du lac d'air froid du fait de son altitude supérieure. Il devait dominer la limite supérieure du lac d'air froid, baignant déjà dans l'air situé au-dessus du lac, c'est-à-dire l'air de la circulation régionale, alors de secteur Sud.

Le 24/08/2009 les Tn d'Andrézieux-Bouthéon (400m), ainsi que celles de SGM950 (le bourg) et SGM1020 ou encore celle de La Jasserie (1360m d'altitude), sont très peu différentes puisque toutes comprises entre 16°C et 18°C. Par contre la Tn de SGM920 avec ses 9,5°C fait contraste par rapport à toutes les autres stations citées. Sur le fond du creux de Saint-Genest-Malifaux, il doit reposer un lac d'air froid de dimensions réduites en épaisseur (lac d'air froid pelliculaire) comme en superficie évidemment, mais à l'intérieur duquel les gradients verticaux de température, évidemment inversés, devaient être très accentués.

Marc.

18/12/2010 : il y avait de la neige en plaine (quelques cm)

24/08/2009 : là on voit l'importance du vent, prépondérant pour avoir des écarts énormes.

[taf95]

Bonjour Marc,

Tu as parfaitement bien expliqué le mécanisme thermique propre aux TAF. Il est donc aisément compréhensible que, dans des conditions optimales (neige fraîche au sol, ciel clair, pas de vent), il n'existe pas de seuil spécifique de la température en deça duquel ce mécanisme serait enrayé. Le seul frein à cette "production de froid" est, à mon avis, le suivant (en restant dans les conditions favorables):

Pour reprendre ce que disait Marc, la neige possède une émissivité plus forte que les autres matériaux, de l'ordre de 0.99 dans le domaine spectral thermique (8 à 14μm), quand celle du sable n'atteint que 0.74, ou 0.90-0.95 pour la terre ou la végétation, dans le même domaine spectral. Ce qui signifie que, la nuit, la neige renvoie la quasi-totalité de sa chaleur vers l'espace, et ce en fonction de sa température (donc quasiment de la même façon que le ferait un corps noir parfait).

Ainsi, en respectant la loi de Stefan (E = σ T4), un sol enneigé va émettre

- 312 W/m² à 0°c

- 230 W/m² à -20°c

- 165 W/m² à -40°c

- 139 W/m² à -50°c

- 115 W/m² à -60°c

Tant que le rayonnement atmosphérique reste inférieur au rayonnement thermique de la neige, le refroidissement se poursuit (puisque, comme l'a expliqué Marc, l'assèchement de la couche d'air située immédiatement à la surface de la neige se poursuit aussi). On conçoit facilement que plus la surface de la neige est froide, plus la différence en Ratm et Rneige sera faible. Or, même durant une nuit parfaitement dégagée, au niveau de la mer, le rayonnement atmosphérique n'est pas nul, et dépend notamment de la teneur en vapeur d'eau de l'atmosphère. Typiquement, cette valeur est rarement plus basse que 80 à 100 W/m². Ce qui signifie que, théoriquement, au niveau de la mer, il est quasiment impossible de descendre sous les -80°c.

Voilà donc, à mon avis, le seul frein au refroidissement. Le mécanisme physique reste donc le même et il est tout aussi valable à -10°C qu'à -40°c, sauf que dans le 2ème cas, le refroidissement sera légèrement moins rapide.

Gaël.

Bonjour Gaël.Ce raisonnement est exact. Cependant il ne tient pas compte de certains transferts de chaleur sensible. Ils ne peuvent être négligés. Car ils entrent dans le bilan énergétique de la couche de surface de la neige. Quand tu dis que "théoriquement, au niveau de la mer, il est quasiment impossible de descendre sous les -80°C", j'ajouterais que compte tenu de l'existence inévitable de transferts de chaleur sensible depuis l'air situé au-dessus de la couche de neige mais aussi depuis le sol sous-jacent, vers la surface de la neige, cet apport de chaleur ne permettrait pas de descendre jusqu'à ces -80°C. En d'autres termes il y aurait stabilisation de la température non pas à -80°C mais à un niveau supérieur à ça.

Marc.

[taf95]

18/12/2010 : il y avait de la neige en plaine (quelques cm)

24/08/2009 : là on voit l'importance du vent, prépondérant pour avoir des écarts énormes.

Merci de le préciser.

[taf95]

Les 1.8°C sur 15 mètres de dénivelé, je trouve cela déjà beaucoup. La station de référence sur le plateau de Villard-de-Lans est située plus de 50 mètres de dénivelé plus haut que le fond de vallée. Les températures minimales en sont fréquemment 3°C-4°C plus hautes que celles du fond de vallée. Concernant les agriculteurs locaux qui ont eu par le passé des problèmes de gel avec leurs parcelles de céréales les plus basses, les assurances n'ont pas marché pour cause que la station de Météo-France n'avait pas enregistré de gel.

Sur le Nord du Vercors, l'inversion nocturne se fait sur 100 mètres de dénivelé. Pour calculer l'inversion, il faut se placer au moins 100 mètres au-dessus. Entre Saint-Nizier et la plaine de Lans, les tn sont souvent de 10°C voire 15°C d'écart en hiver. La station de Méaudre est un bon exemple: en prenant le télésiège au petit matin, on passe souvent de -15°C à des températures positives en moins de 150 mètres de dénivelé.

La grosse différence entre le val d'Autrans et celui de Villard-de-Lans? D'un côté le val d'Autrans n'a qu'une ouverture et de l'autre celui de Villard-de-Lans en a deux. Avec deux ouvertures, le froid s'échappe plus vite sur Villard-de-Lans.

Bonjour.Merci pour ces données bien intéressantes sur l'inversion de température au Vercors. Tu me fais découvrir la différence de morphologie qu'il y a entre les vallées de Villard-de-Lans et Autrans avec les conséquences que ça a sur la durée de la stagnation de l'air froid.

Pour revenir au TAF de Darbounouze, voici un article plaisant où la rudesse des particularités du topo-climat de cette doline est largement mise en évidence: "L'hiver sur les Hauts Plateaux du Vercors: étude comparée de la variabilité thermique", par Elsa Rothschild: http://thema.univ-fcomte.fr/IMG/pdf/8_Elsa_Rotschild.pdf . Tout est intéressant. La figure n°5 l'est spécialement, à condition de prendre le temps de l'examiner de près. En ne perdant pas de vue que la station météorologique de référence utilisée pour l'étude de la doline ("Darbounouze1350") est située bien en hauteur sur le bord de la doline, comme on a déjà longuement insisté et comme c'est bien précisé dans l'article. Ce qui, puisqu'il n'y a pour l'instant aucune donnée météorologique concernant le fond-même de la doline, laisse supposer qu'à ce niveau les conditions seraient beaucoup plus rudes.

Marc.

[dann17]

Pour revenir au TAF de Darbounouze, voici un article plaisant où la rudesse des particularités du topo-climat de cette doline est largement mise en évidence: "L'hiver sur les Hauts Plateaux du Vercors: étude comparée de la variabilité thermique", par Elsa Rothschild: http://thema.univ-fcomte.fr/IMG/pdf/8_Elsa_Rotschild.pdf . Tout est intéressant. La figure n°5 l'est spécialement, à condition de prendre le temps de l'examiner de près. En ne perdant pas de vue que la station météorologique de référence utilisée pour l'étude de la doline ("Darbounouze1350") est située bien en hauteur sur le bord de la doline, comme on a déjà longuement insisté et comme c'est bien précisé dans l'article. Ce qui, puisqu'il n'y a pour l'instant aucune donnée météorologique concernant le fond-même de la doline, laisse supposer qu'à ce niveau les conditions seraient beaucoup plus rudes.

Bonjour à tous,Merci de nous faire partager ce très bon papier d'Elsa Rothschild, Marc ! C'est en effet particulièrement intéressant, et, comme tu le dis, même si le but de cete article n'était pas d'étudier de près le potentiel de froid de cette combe, de nombreux éléments factuels viennent corroborer nos soupçons, à savoir que cette combe est probablement un puissant TAF. D'ailleurs, rien qu'en observant la végétation, le doute n'est presque plus permis !

De plus, la station de Darbounouse étant située à 1350m (1340m indiqués sur Google), il paraît très probable qu'au fond de cette dépression (1300m d'altitude d'après "Google", soit au moins 40m plus bas, ce qui est énorme) les écarts thermiques lors de "conditions favorables" doivent être ahurissants.

La figure 5 est très révélatrice en effet, mais aussi la figure 2 : on y remarque que, lors de nombreuses nuits claires d'hiver, la Tn à Darbounouse peut facilement descendre 10°c voire 15°c plus bas que dans les deux autres stations aux Tn très semblables. Il n'est donc peut-être pas idiot de supposer que hors de cette combe, à 2-3km à vol d'oiseau et à la même altitude (à 2 ou 3km au sud de Corrençon), les Tn doivent être elles aussi très proches de celles des 2 autres stations de l'article.

Ensuite, connaissant l'allure générale des profils thermiques verticaux observés dans des TAF lors de "conditions favorables", même si ce n'est qu'une supposition, il est fort probable qu'au fond de cette combe du Vercors, en tenant compte des -27/-28°c observés à Darbounouse en déc 05 et jan 06, il ait pu faire près de -40°c tout au fond ! Et cela ne serait sans doute pas un record...

D'après cette figure 2, on remarque aussi que les Tn de la combe sont bien plus basses que celles des deux autres stations même en été. Et on remarque que le refroidissement relatif y est moins fort qu'en plein hiver. Ce qui confirme probablement la "théorie" selon laquelle le bilan radiatif est freiné par la teneur en vapeur d'eau dans l'atmosphère (évidemment plus élevée en été) induisant un rayonnement atmosphérique nocturne plus élevé en été qu'en hiver.

Ce qu'on constate aussi à partir des fig 3 et 5, c'est qu'à Darbounouse (et à plus forte raison au fond du TAF), la "production de froid" ne s'arrête et ne décroît même quasiment pas tout au long de la nuit : l'assèchement de la couche d'air par pompage de la vapeur d'eau (et transformation de celle-ci en givre) est donc quasi-constant, et ne cesse que par l'augmentation du rayonnement atmosphérique, bref au lever du Soleil.

Ah si seulement quelqu'un pouvait mettre un petite station tout au fond pour quelques jours en plein hiver...

Je note aussi avec plaisir que, parmi les auteurs cités dans la biblio, figure Sylvain Bigot que j'ai le plaisir de connaître un peu. Il a d'ailleurs lancé une revue ("Climatologie") que je vous invite à consulter.

Bonne journée !

Gaël.

[Thundik81]

De plus, la station de Darbounouse étant située à 1350m (1340m indiqués sur Google), il paraît très probable qu'au fond de cette dépression (1300m d'altitude d'après "Google", soit au moins 40m plus bas, ce qui est énorme) les écarts thermiques lors de "conditions favorables" doivent être ahurissants.

C'est même 1282m au fond de la cuvette (mesure IGN). Je n'ai pas trouvé la station sur les photos aériennes les plus récentes (pas facile et coup d'oeil rapide).

[Thundik81]

D'après cette figure 2, on remarque aussi que les Tn de la combe sont bien plus basses que celles des deux autres stations même en été. Et on remarque que le refroidissement relatif y est moins fort qu'en plein hiver. Ce qui confirme probablement la "théorie" selon laquelle le bilan radiatif est freiné par la teneur en vapeur d'eau dans l'atmosphère (évidemment plus élevée en été) induisant un rayonnement atmosphérique nocturne plus élevé en été qu'en hiver.

Au long terme, les inversions sont plus fréquentes en été (nuits claires). Et, en moyenne, on a plus de chances d'observer de fortes inversions en cette période.

[riri vertacorien]

C'est sympa d'avoir l'article d'Elsa Rothschild.

La topographie du terrain, fait varié plus les carastéristiques climatique des 3 stations que l'altitude sur les hauts plateaux.

Le Jardin du Roi est quasi sur un petit sommet secondaire,un climat avec peu d'amplitude, beaucoup de journée dans les nuages, venté et des températures qui suivent directement celles des masses d'air.

Gerland est sur un terrain plat à quelques mètres au dessus d'une fond d'une combe à inversion.

Le génevrier est nain, les feuillus sont absents.

Pour celle de Darbounouze, La position exate n'est pas tout à fait celle mise sur gogle, d'ou la difficulté à trouver la station. La station est environ à une dizaine de mètres au dessus d'une dépression secondaire d'altitude 1345 mètres.

En mars 2011 (photo dans le topic), j'étais à Darbounouze à 8h00 du matin après 1h30 de skating, 45 minutes environ après le levé du soleil.

Ce qui m'avait frappé, c'est le froid sec qui régnait dans la doline après une nuit à -12°.

La cabane du berger qui a été construite vers 1992 est très proche du point bas de Darbounouze.

Pour la vegétation des épicéas, il n'y a pas d'étage de combats mais une limite nette façonné par l'homme vers les 1340 mètres.

Le seul arbre présent au milieu de la doline(1310 mètres environ) sur les photos des années 70-80 a été mis par terre par une violente tempête.

[dann17]

Au long terme, les inversions sont plus fréquentes en été (nuits claires). Et, en moyenne, on a plus de chances d'observer de fortes inversions en cette période.

Oui je suis d'accord. Mais ce qu'on peut dire aussi, c'est qu'en été, lors de ces nuits dégagées et sans vent, les écarts (autant en moyenne que les écarts maxis) entre les Tn qu'on observerait au fond de la combe et celles en périphérie sont visiblement (et logiquement) plus faibles qu'en hiver à cause de cette fameuse teneur en vapeur d'eau supérieure en été, mais aussi évidemment à cause de la durée de la nuit plus courte.

[Thundik81]

Pour la vegétation des épicéas, il n'y a pas d'étage de combats mais une limite nette façonné par l'homme vers les 1340 mètres.

Le seul arbre présent au milieu de la doline(1310 mètres environ) sur les photos des années 70-80 a été mis par terre par une violente tempête.

Oui c'est un secteur qui malgré son histoire domaniale a été façonné par l'homme (déboisement, reboisement, pâturage à l'échelle du domaine). Il me semble bien que c'est la pelouse de la Derbounouse que l'on retrouve dans une ordonnance du roi de 1838 sous la forme Herbonneuse (sur le pâturage des bêtes à laine... à usage personnel).

Sur la période récente (seconde partie du 20ème siècle) voir les campagnes de photos aériennes de l'IGN (téléchargeable gratuitement pour les plus anciennes) : http://loisirs.ign.fr/visuPVA.do

Oui je suis d'accord. Mais ce qu'on peut dire aussi, c'est qu'en été, lors de ces nuits dégagées et sans vent, les écarts (autant en moyenne que les écarts maxis) entre les Tn qu'on observerait au fond de la combe et celles en périphérie sont visiblement (et logiquement) plus faibles qu'en hiver à cause de cette fameuse teneur en vapeur d'eau supérieure en été, mais aussi évidemment à cause de la durée de la nuit plus courte.

Je n'avais pas posté de graphique mais j'avais fait le cumul des écarts, pour chaque jour de l'année, entre SGM920 et SGM950 et le pic estival est marqué.

Je regarderai pour les moyennes mais il ne me semble pas que dans les faits ce soit le cas. Entendu que le nombre de gros écarts est important en été, sur une période d'étude suffisante.

Comme je prendrais notamment le cas de SGM920, je renvoie également à l'article du professeur Jean-Bernard SUCHEL dans le Météo-fil n°59 sur le Froid advectif, froid radiatif : comparaison des températures minimales journalières

de St-Genest-Malifaux - Le Sapt (920 m.) et Doizieux - La Jasserie (1360 m.).