Les trous à froid en France

[Cers]

@Matpo L'approche de Dann pour calculer une température minimale infranchissable n'est pas inintéressante, bien que ce soit de toute évidence plus complexe dans la réalité. La température d'équilibre ainsi calculée n'est pas à prendre pour argent comptant, évidemment. La difficulté réside déjà dans l'estimation du rayonnement émis, une "petite" erreur pouvant conduire à une différence de plusieurs degrés. De plus, l'hypothèse est faite que le bilan radiatif devient à un moment équilibré, ce qui suppose à priori la formation d'une couche de nuages bas ou d'un brouillard dense, car par ciel clair le bilan net dans l'infrarouge est généralement négatif, le flux reçu par la surface n'étant pas forcément constant durant la nuit (même si les variations sont faibles). Le sol à la température Ts émet un rayonnement suivant la loi de Stefan, soit IR = εσ(Ts)^4 (ε est l'émissivité de la surface, un sol enneigé peut avoir une émissivité un peu inférieure à 0,99). L'atmosphère émet aussi un rayonnement infrarouge vers le sol dû en grande partie au CO2 et à la vapeur d'eau qu'elle contient : la contribution est importante dans les deux premiers km. On peut l'écrire IR' = ε'σ(Tatm)^4 (ε' étant l'émissivité effective de l'atmosphère à la température Tatm). Ce rayonnement dépend en fait des profils verticaux de température et d'humidité, sa détermination est difficile. Dans la relation, les quantités ε' et Tatm sont intégrées sur la colonne d'air atmosphérique. Il existe néanmoins plusieurs paramétrisations, tenant compte de la tension de vapeur d'eau et/ou de la température de l'air près de la surface. Ces formules ont leurs limites, peuvent surestimer ou sous-estimer les résultats en un lieu géographique dans des conditions atmosphériques donnés. Elles sont en tout cas utilisables dans des conditions de ciel clair (l'émissivité pouvant sinon être corrigée d'un facteur f(N), fonction de la nébulosité à différents étages). Il y a par exemple la formule ancienne de Brunt. La relation donnée par Dann de la forme IR' = α(Tatm)^6 avec α = 5,31*10^-13 J/s/m^2/K^6 en est une aussi, elle revient à considérer une émissivité de l'atmosphère égale à (α/σ)*(Tatm)^2, c'est ni plus ni moins la formule empirique de Swinbank. Une paramétrisation physique est la relation de Brutsaert selon laquelle l'émissivité atmosphérique est donnée par ε' = 1,24 * (e/Tatm)^(1/7), avec e la pression de vapeur d'eau effective dans l'air. Bref ces formulations pour estimer IR' utilisent toutes la température et/ou l'humidité près du sol, typiquement à 2m, non pas à 850 hPa. Par ciel clair, le rapport IR'/IR varie généralement entre 0,6 et 0,85 selon l'humidité. En situation de brouillard ou sous une épaisse couches de nuages, IR'/IR ~ 1 (équilbre radiatif dans l'infrarouge). En utilisant les formules de Swinbank et de Brutsaert par 0 °C et une humidité relative de 75 % par exemple, on trouve un rapport de ~ 0,7 (ex. si IR = 300 W/m², alors IR' = 210 W/m²). Au fur et à mesure que la surface se refroidit la nuit, IR diminue (loi de Stefan). On peut imaginer qu'un équilibre radiatif soit atteint si IR atteint IR', ce qui permet de calculer une température d'équilibre Teq théorique. Mais le flux infrarouge net n'oscille en fait que faiblement en l'absence de nuages, IR' n'est pas fixe. Un modèle radiatif à une couche est approximatif. L'évolution de température dépend du bilan des flux radiatifs et turbulents, des échanges de chaleur avec le sous-sol, de l'advection thermique. Si saturation de l'air est atteinte et que du brouillard se forme et s'épaissit, la température ne baisse plus. La diminution de température près de la surface est donc régie par l'interaction complexe entre ces différents facteurs, et naturellement limitée par la durée de la nuit. Les trous à froid sont des cas particuliers, les variations de températures étant largement influencées par la topographie. L'air se refroidit par rayonnement et descend le long des pentes pour s'accumuler dans la cuvette. Pour un déficit radiatif maximal et que la température y atteigne des valeurs basses, il faut un ciel dégagé et une faible humidité spécifique, un vent faible et un découplage avec l'atmosphère au-dessus (autrement le mélange homogéneise l'air).

[constantin25]

+10° à la Brevine en 10 minutes ?

La station fonctionne correctement ?

 

[Sphagnum]

il y a 35 minutes, constantin25 a dit :

+10° à la Brevine en 10 minutes ?

La station fonctionne correctement ?

 

 

Oui c'est tout à fait normal, l'air froid a été chassé par le vent qui s'est renforcé.

[Big-Winter]

Oui Idem ici 06h30/07h00... c'est classique :

 

Modifié 19 janvier 2022 par Big-Winter

[Serge71400]

*Pour information 

 

Bonjour à tous,

Nous avons remarqué beaucoup de va-et-vient aux environs de notre station se situant à la combe Noire.

Je précise que cette dernière est située en dehors des pistes (forfait obligatoire) et que l'endroit est strictement protégé et interdit même avec un forfait (sauf autorisation).

Attention à l'amende !

 

[Serge71400]

Etat signalétique de cette station

-ID : N4-3919-CH

-Source : Localsat 

-Emplacement : Combe Noire (Mignovillard)

-Transmetteur VAISALA

-Hauteur du transmetteur au-dessus du sol : 195 centimètres.

 

Tn du jour 

-26.1°C à 06h33

Double Interprétation 

-26.2°C à 06h34 (capteur de secours)

 

Hauteur du manteau neigeux : 19 centimètres 

 

Ouverture de son accès : ça se précise.

Une explication concernant ce retard dans le sujet "taf"

[Sphagnum]

Il y a 5 heures, Serge71400 a dit :

*Pour information 

 

Bonjour à tous,

Nous avons remarqué beaucoup de va-et-vient aux environs de notre station se situant à la combe Noire.

Je précise que cette dernière est située en dehors des pistes (forfait obligatoire) et que l'endroit est strictement protégé et interdit même avec un forfait (sauf autorisation).

Attention à l'amende !

 

 

Je préciserais que c'est valable pour la période hivernale uniquement : https://inpn.mnhn.fr/docs/espacesProteges/apb/FR380013220051219.pdf

[Serge71400]

il y a 23 minutes, Sphagnum a dit :

 

Je préciserais que c'est valable pour la période hivernale uniquement : https://inpn.mnhn.fr/docs/espacesProteges/apb/FR380013220051219.pdf

En effet, j'ai omis de le préciser.

[Count]

77e gelée de la saison ce matin dans le TAF vosgien du Beillard mais on manque malheureusement de froid en altitude pour générer des Tn marquées (Tnn de l'hiver de -14,3 °C).

[Cers]

3 minutes ago, Count said:

Tnn de l'hiver de -14,3 °C

 

Si seulement y avait pas besoin d'installer une station dans un TAF pour observer de telles valeurs en France  ...

 

Modifié 25 janvier 2022 par Cers

[Météo Roussillon]

Je me suis acheté le MeteoTracker et j’ai eu l’occasion de le tester, j’ai trouver un possible petit trou à froid dans la plaine Narbonnaise, bon certe rien à voir avec vos relevés du Jura mais je suis passer (c’était 18h30) de 7° à une altitude de 45m à 1.6° 800m plus loin a une altitude de 28m 

 

la température est ensuite remontée 100m après grâce à une prise d’altitude
 

La photo provient d’une capture d’écran depuis l’interface de l’application  

Modifié 25 janvier 2022 par Météo Roussillon

[adri34]

Le 15/01/2022 à 17:37, dann17 a dit :

Bon, excuse-moi, alors.

C'est peut-être à cause de la réaction agaçante (et peu constructive) de Pablo25.

(ps : à la modération qui a effacé mon message précédent : faut pas pousser là, quand même, il n'y avait pas mort d'homme ! M'enfin bref.)

 

Bref, pour répondre à ta question, j'avais écrit ceci (le 14 décembre 2018) : 

 

« En fait, il est possible d'évaluer, à partir de la prise en compte de la température de l'air au niveau 850 hPa (le mieux est de se procurer le téphigramme du coin) la température minimale (Tmin) qu'il sera impossible de franchir.

La Tmin est atteinte si le rayonnement IR émis par la surface (IRsurf) est égal au rayonnement IR émis par l'atmosphère (IRatm). On va considérer ici que l'apport de chaleur du sol est négligeable.

Or on sait que IRsurf = εσ T⁴ , ε étant l'émissivité (elle est de 0,99 pour la neige fraîche).

Des formules (empiriques) ont été proposées pour estimer la valeur de IRatm. L'une d'entre elles est IRatm = 5,31 . 10^-13  Tatm⁶.

Il faut comprendre que si de l'air plus chaud est présent en altitude, celui-ci émet un rayonnement IR autant vers le haut (espace) que vers le bas (surface du sol). Ainsi, plus la température à plus haute altitude  (typiquement, souvent la T à 850 hPa) est élevée, plus l'apport (IRatm) sera important, et la température d'équilibre en surface (Tmin) s'en trouvera augmentée. 

Voici, d'après mes calculs issus des deux formules que je vous ai données ici, les valeurs Tmin qu'il est en principe impossible de franchir en fonction de la température Tatm.

Tatm  --->  Tmin

15°C --->  -3°C

10°C --->  -9°C

5°C   --->  -16°C

0°C   --->  -23°C

-5°C --->  -29°C

-10°C --->  -37°C

-15°C --->  -43°C

-20°C --->  -50°C

-25°C --->  -57°C

-30°C ---> -64°C »

 

Donc, effectivement, et cela semble tout à fait logique, il importe de tenir compte également de la teneur en vapeur d'eau. Ce qui implique qu'il faille remplacer cette formule ( IRatm = 5,31 . 10^-13  Tatm⁶  ) par une autre.

En précisant bien que cette méthode (modifiée, améliorée) ne serait valable qu'en dessous d'une altitude de 1500 m environ (à cause des 850 hPa).

Peut-être faut-il tenir compte de la pression barométrique comme tu le proposes (je ne sais pas). Mais peut-être que le calcul deviendrait vite un peu lourd ?

 

 

Cette formule est intéressante car elle vise à simplifier le phénomène pour obtenir une estimation de ce qu'il est possible d'atteindre si le refroidissement se poursuit jusqu'au bout, c'est à dire que la perte radiative devient nulle.

 

Ce phénomène qui n'est autre que l'absorption du rayonnement émis par la surface et la rémission par l'atmosphère vers le sol du rayonnement intercepté. 

Ce qui va jouer sur notre température c'est donc bien combien de rayonnement va être absorbé par l'atmosphère et réémis vers la terre. Autrement dit calculer l'emissivité de l'atmosphère. C'est plus complexe en réalité. 

 

Plusieurs formules existent pour calculer depuis le sol la part de rayonnement.

Le problème c'est qu'en général elles sont définies pour des conditions où la température décroît avec l'altitude. On prend les conditions au sol et on estime via une formule empirique ce que ça produit comme emissivité pour l'atmosphère en fonction de la quantité de vapeur d'eau (ou toute humidité absolue) et de la température de l'air. 

La vapeur d'eau étant un formidable gaz a effet de serre c'est principalement ce qui va absorber les infrarouges. 

Mais entre ce qui se passe au sol et au dessus de notre tête (tout l'atmosphère absorbe), ça n'a pas grand chose à voir. 

 

Dans notre problème c'est le fait qu'il fasse si froid au sol, plus doux mais très sec au dessus de l'inversion, et enfin plus froid encore au dessus qui va compliquer. Il faudrait réaliser une intégrale de l'absorption du rayonnement infrarouge qur toute l'atmosphère en divisant par des petites couches pour calculer le rayonnement réémis au sol. C'est ce qui est fait dans les modèles, avec les erreurs de température et d'humidité associées. 

 

Mais on pourrait simplifier en prenant effectivement un niveau au dessus de l'inversion, qui soit homogène spatialement, et duquel on puisse calculer une résultante sur le refroidissement maximal possible d'un objet se situant à ce niveau, mais sans échange d'énergie autre que le rayonnement du "ciel". 

 

Il faut prendre en compte l'altitude, car plus on est haut et moins on a d'atmosphère au dessus de la tête pour absorber du rayonnement. La pression est parfaitement ce qui désigne la quantité d'atmosphère au dessus du point de mesure. 

 

Pour calculer l'emissivité E j'utilise habituellement cette formule (il faut que je retrouve la source) :

 

E = 1.189 x (e/T)^(1/7) 

 

Avec e la pression de vapeur d'eau à 2m en hPa et T la température à 2m en K. 

 

J'utilise cette equation modifiée (normalisée par la Pmer standard) pour tenir compte de la pression P en hPa : 

 

Ep = 1.189 x (P/1013) x (e/T)^(1/7) 

 

En utilisant la relation I = E T^4 avec T notre T2m on trouve une intensité en W/m^2. Il suffit de l'inverse en considérant l'atmosphère comme un corps noir pour obtenir la température de brillance de l'atmosphère et donc notre température minimale atteignable si le refroidissement radiatif se fait jusqu'au bout. 

 

On peut largement critiquer cette équation comme je l'ai fait plus haut. En utilisant la T2m on sous estime fortement par inversion la nuit. Il faudrait recalibrer les coefficients et utiliser une température du "nez chaud", typiquement du niveau le plus chaud et humide, ou en faisant une moyenne si cette couche est épaisse. La T850 est une bonne approche mais parfois il faut descendre à 950 hPa pour trouver ce niveau. 

 

Peut être qu'en utilisant T et e à ce niveau et en normalisant par ce niveau de pression, on peut obtenir quelque chose. 

 

Dans le cas présent avec 6 degrés de T850 et une humidité de 20% disons, on tombe à -28° de Tbrillance du "ciel". Avec 30% on tombe à -24°. 

 

Le refroidissement n'est jamais complet, il peut y avoir de l'advection, du brouillard donc changement d'état...

 

On pourrait aussi prendre en compte un point de rosée caractéristique d'une couche qu'il est impossible de franchir sans entraîner de condensation donc un brouillard. A voir avec le niveau le plus chaud ce qu'on peut obtenir, ou le niveau ou T' w température du thermomètre mouillé est maximal... Plein d'hypothèses. 

Modifié 25 janvier 2022 par adri34

[adri34]

Il y a 5 heures, Météo Roussillon a dit :

Je me suis acheté le MeteoTracker et j’ai eu l’occasion de le tester, j’ai trouver un possible petit trou à froid dans la plaine Narbonnaise, bon certe rien à voir avec vos relevés du Jura mais je suis passer (c’était 18h30) de 7° à une altitude de 45m à 1.6° 800m plus loin a une altitude de 28m 

 

la température est ensuite remontée 100m après grâce à une prise d’altitude
 

La photo provient d’une capture d’écran depuis l’interface de l’application  

 

C'est bien ce MeteoTracker ? 

J'avais vu une annonce passer sur le forum et j'avais trouvé ça intéressant. Maintenant à voir quels sont les résultats qu'on peut en tirer (précision de la sonde de température et d'humidité, inertie, incidence de la condensation qui peut se déposer, incidence du rayonnement solaire, infrarouge, influence du toit de la voiture car si je me souviens bien il se colle dessus ?). 

 

Est ce qu'on peut exporter des données ? Si oui lesquelles, à quel format, à quelle fréquence ? Pour voir si on peut utiliser ces infos pour post-traiter et faire des études plus générales

[Météo Roussillon]

il y a 23 minutes, adri34 a dit :

 

C'est bien ce MeteoTracker ? 

J'avais vu une annonce passer sur le forum et j'avais trouvé ça intéressant. Maintenant à voir quels sont les résultats qu'on peut en tirer (précision de la sonde de température et d'humidité, inertie, incidence de la condensation qui peut se déposer, incidence du rayonnement solaire, infrarouge, influence du toit de la voiture car si je me souviens bien il se colle dessus ?). 

 

Est ce qu'on peut exporter des données ? Si oui lesquelles, à quel format, à quelle fréquence ? Pour voir si on peut utiliser ces infos pour post-traiter et faire des études plus générales

Franchement je trouve que c’est un excellent outil, du peu que je l’ai testé il est toujours proche des stations que je possède, jai toujours environ 0.5° d’écart avec mes stations de Narbonne et Salleles en passant à côté en voiture (logique la voiture a une hauteur de 1m60 et les stations sont à 10m). 
 

La température est mesure toutes les secondes tout comme l’humidité en moyenne et le capteur réagit super vite, jai déjà vu une perte de 1° (rien d’énorme) en 3/4 secondes ce qui est pas mal (a 80 km/h)

 

@ChristianP a trouvé des résultats concluant aussi, j’attend de voir son contre rendu de ces tests  

 

Apres pour l’export des données je n’ai pas encore regardé, mais en contre rendu on a un graphique, une carte et plein d’autres fonctionnalité (altimètre, pression, rayonnement solaire, gradient/100m de température), pour l’instant je m’en sers a trouvé les secteurs « froid » de mon secteur, j’essayerai d’approfondir la chose quand j’aurai un ordi à disposition. 
 

Et il n’y a pas plus simple d’utilisations.. juste un bouton On/Off sur l’appareil, ouvrir l’application mobile et appuyer sur « START », le capteur ne va pas enregistrer pendant les 30 premières secondes dès que l’on roule pour ne pas avoir de fausses mesures d’entrées. Concernant la batterie je ne peux pas te dire, la seule chose c’est que ça tient largement 2h, la nuit dernière j’ai fais Narbonne/Toulouse par les départementales sur une durée de 2h10 et pas eu de soucis de batterie, ni de coupure ou autre désagrément. 

[dann17]

Il y a 5 heures, adri34 a dit :

Ce qui va jouer sur notre température c'est donc bien combien de rayonnement va être absorbé par l'atmosphère et réémis vers la terre. Autrement dit calculer l'emissivité de l'atmosphère. C'est plus complexe en réalité. 

Nous sommes bien d'accord.

 

Il y a 5 heures, adri34 a dit :

Il faudrait réaliser une intégrale de l'absorption du rayonnement infrarouge qur toute l'atmosphère en divisant par des petites couches pour calculer le rayonnement réémis au sol. C'est ce qui est fait dans les modèles, avec les erreurs de température et d'humidité associées. 

Absolument.

Nous sommes donc bien d'accord pour dire que le phénomène est quantifiable par le biais d'une approche numérique, et surtout, que la T du sol minimale qu'un TAF peut atteindre est bornée en fonction des conditions de la masse d'air qui surplombe le sol.

Le but, pour nous, est de trouver une formule la plus simple possible permettant d'approcher cette valeur au plus près.

C'est ce que j'avais proposé, avec certes une simplification trop grande due à l'absence de la prise en compte de la teneur en vapeur d'eau. 

Mais je m'en étais rendu compte, et l'avais expliqué.

 

Il y a 5 heures, adri34 a dit :

Ep = 1.189 x (P/1013) x (e/T)^(1/7) 

Oui, cette formule est simple, ce qui est une bonne chose. Il faudrait par la suite vérifier par de nombreux exemples si cela donne des résultats acceptables.

 

Il y a 5 heures, adri34 a dit :

En utilisant la relation I = E T^4 avec T notre T2m

Tu as oublié sigma...  

 

Il y a 6 heures, adri34 a dit :

On pourrait aussi prendre en compte un point de rosée caractéristique d'une couche qu'il est impossible de franchir sans entraîner de condensation donc un brouillard. A voir avec le niveau le plus chaud ce qu'on peut obtenir, ou le niveau ou T' w température du thermomètre mouillé est maximal... Plein d'hypothèses. 

Je plussoie.

[Serge71400]

Etat signalétique de cette station

-ID : N4-3919-CH

-Source : Localsat 

-Emplacement : Combe Noire (Mignovillard)

-Transmetteur VAISALA

-Hauteur du transmetteur au-dessus du sol : 195 centimètres.

 

Tn du jour 

-27.3°C à 05h09

Double Interprétation 

-27.4°C à 05h07 (capteur de secours)

 

Hauteur du manteau neigeux : 18 centimètres 

 

Ouverture de son accès : ça se précise.

Une explication concernant ce retard dans le sujet "taf"

[Sphagnum]

-26,5°C à 8h00 dans la Combe des Amburnex

[Big-Winter]

-18,9° de Tn au village et encore -17,7° actu.

[Ced30]

-11.8°C à Lussan la Lèque, 3ème T° d'affilée sous les -10°C. Inversions puissantes, 18°C de plus, 400 m plus haut au sommet du Mt Bouquet.

 

La thermographie colle encore bien aux observations de terrain:

[adri34]

il y a 57 minutes, Ced30 a dit :

-11.8°C à Lussan la Lèque, 3ème T° d'affilée sous les -10°C. Inversions puissantes, 18°C de plus, 400 m plus haut au sommet du Mt Bouquet.

 

La thermographie colle encore bien aux observations de terrain:

C'est assez incroyable la qualité de ce taf, quand on pense que notre dame de Londres dans l'herault ne descend qu'à -8.2 ce matin alors qu'on est au fond de la cuvette. 

 

Cette thermographie donne une température radiative donc un mélange d'air et de sol. Tu arrives à avoir les mêmes températures en thermographie que celles mesurées à 2m ? 

[Ced30]

il y a 16 minutes, adri34 a dit :

C'est assez incroyable la qualité de ce taf, quand on pense que notre dame de Londres dans l'herault ne descend qu'à -8.2 ce matin alors qu'on est au fond de la cuvette. 

 

Cette thermographie donne une température radiative donc un mélange d'air et de sol. Tu arrives à avoir les mêmes températures en thermographie que celles mesurées à 2m ? 

 

Ce n'est pas toujours le cas mais actuellement c'est proche en effet. Sachant que la thermo date du milieu de nuit (vers 1 ou 2h). Mais la température évolue peu entre 1h et 7h, 1 ou 2°C sous abri. 

[Babarskaja]

J'ai placé une elitech dans une ancienne sablière à l'Est d'Amiens.

 

Ici je compare la sablière à la VP2 de Caix (fond de vallée classique) et la RADOME de Rouvroy-en-Santerre (sur le Plateau):

 

 

Tn loi d'être abyssales mais la topographie et la nature du sol (sableux) favorisent les fortes gelées: dès que la nuit set claire et que le vent se calme la température plonge.

Depuis le 13 novembre il y a eu 8 fortes gelées dans la sablière contre 1 seule à Caix et Rouvroy.

 

 

 

Pour les curieux: j'en parle ici et là.

 

 

 

 

Modifié 26 janvier 2022 par Babarskaja

[taf95]

Bonjour,

 

Concernant la cuvette de la Cailleuse, y a-t-il eu des températures minimales nocturnes intéressantes, depuis les dernières indications sur ce topic (nuits du 13 au 14 et du 14 au 15 janvier 2022 avec respectivement -8.9°C et -9.7°C) ? Je pense notamment à des nuits radiatives de fin-janvier, qui auraient connu une très forte gelée. Merci.

 

Marc 

 

PS : nuit du 24 au 25 janvier 2022 Tn -10.4°C (voir ci-dessous).

Modifié 27 janvier 2022 par taf95
Rectifications

[Serge71400]

 

 

Tn la plus froide du mois à ce jour.

 

Etat signalétique de cette station

-ID : N3-9503-CH

-Source : Localsat 

-Emplacement : La Cailleuse (Saint-Leu-la-Forêt)

-Transmetteur VAISALA (nomade)

-Hauteur du transmetteur au-dessus du sol : 155 centimètres.

 

Tn du jour 

-10.4°C à 06h38 (25 janvier 2022)

 

*Suite à une discussion houleuse ici, nous avions cru comprendre que la relève était assurée sur ce site.

Modifié 27 janvier 2022 par Serge71400

[Count]

Tn de -10,9 °C au Beillard à 5 h 00. 79e gelée de la saison ; la 21e sous -5 °C, la 3e sous -10 °C.