l'isothermie en montagne

[Vertice]

Bonjour,

Je me demande quels sont les paramètres qui provoquent l'isothermie lors des fortes précipitations en montagne. Ce phénomène se produit parfois et permet à la neige de tomber bien en dessous de l'altitude réelle de l'isotherme 0°C, car la pluie qui tombe fait baisser la température des basses couches sur des zones plus ou moins vastes (on a alors un peu de variation de la température avec l'altitude).

Ce phénomène ne se produit pas systématiquement (et même plutôt rarement). Est ce lié à l'absence de vent?

Merci pour vos éclairages...

VERTICE

[M. Gagnard]

Vous parlez de l'altitude de l'isotherme 0°, qui ou quoi vous la donne ?

MG

[Vertice]

Ma question n'est peut être pas très claire... ou le vocabulaire inadapté!

Pourquoi, dans certaines circonstances, lors de fortes précipitations stationnaires en montagne, la neige arrive à tomber très en dessous de l'isotherme 0°C (plus de 500m de différence).

Il me semble que parfois (pas toujours) la pluie fait baisser la température des basses couches (diminuant le gradient vertical de température), et permet à la neige de tomber et tenir à des altitudes beaucoup plus basses que prévu. Dans d'autres cas, au contraire, la limite pluie neige ne s'abaisse pas et les flocons fondent immédiatement en dessous de l'iso 0°C annoncé, même si les précipitations sont violentes.

POURQUOI CES DIFFERENCES?

Je me souviens par exemple des fortes chuttes de neige imprévues sur le piedmont pyrénéen (début 1999 ou 2000, je ne sais plus, de l'ordre de 60 cm à Arudy à 400m à la sortie de la vallée d'Ossau dans le 64...). Le mauvais temps venait d'Espagne, mais une fois n'est pas coutume, les précipitations ont été très homogènes d'est en ouest et du nord au sud et de haut en bas (40 à 60 cm partout). La température n'a pas du passer en dessous de -6 à -8°C à 2500m si mes souvenirs sont bons. A proximité des montagnes, la neige a fait progressivement son apparition vers le nord dans la nuit après de fortes pluies, mais un peu plus au nord, à altitude (et précipitation?) égale, il n'a fait que pleuvoir. Par exemple, il y avait une nette différence entre le nord de Pau (neige fondue) et le sud de Pau (10 à 15cm de neige collante avec 1°C) à moins de 10km.

Il y a de nombreux autres exemples, peut être encore plus parlant. Les montagnes semblent jouer un rôle déterminant dans la mise en place de cette "isothermie" relative, qui semble se limiter parfois à un massif. J'ai aussi l'impression que ça se produit plutôt sur les versants "sous le vent" de la perturbation, là ou devrait se produire un effet de foen iverse. L'absence de vent fort compte aussi surement...

Tout ce que je dis n'est certainement pas vrai, je me pose simplement des questions...

VERTICE

[M. Gagnard]

Il faut se méfier de cet "iso 0°", c'est pour ça que je vous posais la question.

Si l'altitude de cet iso 0° est celle mesurée par un radio sondage alors il sagit de l'altitude du zéro en atmosphère libre : le ballon était loin de toute terre lorsqu'il est passé dans le gel (si l'altitude du lâcher est alt et que l'altitude du zéro degré est ALT, alors le ballon était à (ALT-alt) de la terre la plus proche lorsqu'il a atteint le gel).

Maintenant quand vous êtes au voisinage d'une chaîne de montagnes, l'altitude ALT peut être très proche de la Terre (et même complètement sous une montagne !). La température de l'air à cet endroit est donc fortement fonction de celle du sol tout proche.

En hiver, avec des sols enneigés il se peut donc que la tempé du sol à ALT soit bien plus faible que celle de l'atmosphère libre à la même altitude ALT. Toute la chaîne de montagne (exceptées les crêtes s'il y a beaucoup de vent) peut être considérée comme enveloppée par de l'air "anormalement" froid. Il fera donc 0° sous abri à une altitude plus basse que ALT.

Il y a encore d'autres facteurs qui peuvent entrer en ligne de compte :

* où a été fait le RS ? si c'est à Bordeaux, c'est assez loin des Pyrénées...

* quand a été fait le RS ? s'il y a 10 heures de ça, les conditions ont eu le temps de changer

* le flocon ne va pas instantanément fondre en entrant dans du 0°, il lui faut "un certain temps" et durant ce temps il descend.

* il se peut que du fait des précips et de leur évaporation dans l'air, l'épaisseur de la couche 0° soit bien plus grande que celle mesurée par le RS à je-ne-sais-où et à je-ne-sais-quelle-heure...

MG

[snowman43]

Il y aussi les vallées très encaissées,elles emmengasinent l'air froid jour après jour et lors d'arriver d'un front chaud,il peut pleuvoir à 1500m et neigé en plaine.

Le front n'était pas assez puissant pour déloger la masse d'air froid.

Par contre dès l'arriver du front froid,tout ce petits monde se remet à ses places habituels.

Donc l'isotherme 0°C n'est pas véridique en montagne.

[jtomtom]

attention snowman, lorsqu'un front arrive sur une vallée ayant encaissé de l'air froid, il ne peut pleuvoir à 1500 m et neiger en plaine ( dans ce cas, la neige se formerait entre 1500 m et la plaine ) en fait il peut arriver qu'il neige en plaine ( à toutes altitudes donc) dans une vallée abritée du redoux et que sur un massif exposé lui au redoux quelques kilomètres plus loin , la neige remonte à plus de 1500 m...

[Vertice]

Oui, je vois où est le problème: la notion d'iso 0°C en montagne n'est toujours claire (différence entre la température de l'air et du sol).

Peut être puis je tourner ma question différemment:

Qu'est ce qui fait que dans certaines conditions, en montagne, les précipitations abaissent progressivement mais considérablement les températures au sol, réduisent le gradient vertical de température (9°C pour 2500m max dans mon exemple précédent), ce qui permet à la neige de tomber bien plus bas que prévu.

Pour simplifier, il arrive que pendant des précipitations intenses, la température baisse beaucoup sur des secteurs plus ou moins limités. Mais ce n'est pas systématique! Loin de là! Je suis certain que la taille des flocons et l'intensité de la précipitation n'est pas seule en cause dans le phénomène dont je parle. Je n'ai pas l'impression non plus qu'il s'agisse de l'arrivée d'une masse d'air plus froide à l'arrière de la perturbation, mais plutôt d'une descente "verticale" d'air plus froid (excusez moi pour les termes), provoquée par les précipitations (je devrais dire une "homogénéisation" des températures plutôt qu'une "descente" d'air froid). J'ai l'impression que ça se produit plus souvent dans les vallée en fond de chaîne des Pyrénées (Cauterets), j'en ai aussi entendu parlé dans les Hautes Alpes : la neige s'abaisse alors progressivement dans ces zones et reste plus haute aux alentours. Ce dont je parle n'est pas du à la stagnation d'air froid antérieur à la perturbation dans ces vallées.

VERTICE

[snowman43]

Sous les orages par effet d'isothermie ce phénomène est observable,je l'ai connu bien desfois sous les plus puissantes averses,iso 0°c à 2800m et neige à 2000m.

L'air froid descend des montagnes vers la plaine et vis versa.

Sous les plus fortes averses il y a plus d'air froid à débouler.Donc la limite pluie-neige s'abaisse.

Mais dans ta question Vertice tu décris le phénomène d'isothermie,les flocons ont besoins de tant de calorie pour fondre,progréssivement la masse d'air perdant des calories,la limite pluie-neige descend.

Ce phénomène peut aussi être observable en plaine,sous les grosses averses de neige la température baisse énormément.

Mais par contre il ne faut pas que le vent "brasse" l'air,sinon l'effet d'isothermie est très peu perceptible,le phénomène doit se rencontrer plus souvent dans "l'arrière" des massifs car l'écoulement de l'air est perturbé voir arrêté par les montagnes.

Par exemple dans le massif du Queyras,les perturbations atlantique n'arrivent que très très rarement là bas.

Pour jtomtom,je voulais dire que par exemple il peut pleuvoir à 1500m en préalpes et neige en plaine dans la vallé amenant à l'alpes d'huez par exemple.

[Vertice]

Une autre condition (outre l'intensité des précipitations et la taille des flocons?) favorisant l'isothermie serait donc l'absence de brassage de l'air et de vent... Ce n'est pas le cas sous les orages (?), mais je suppose que les courants descendants doivent compenser. Y aurait il d'autres facteurs?

Une question subsidiaire: comment de très fortes précipitations peuvent se produire sur les massifs en l'absence de flux dynamique? Dans les Pyrénées, l'isothermie se produit souvent quand le mauvais temps vient d'Espagne (mais ce n'est pas systématique): la pluie tombe alors partout en abondance sur tous les versants, et aussi en plaine, alors qu'en général le mauvais temps venant du sud n'affecte que le versant sud et le fond de chaîne, le piedmont étant affecté par l'effet de foen. La même situation doit se produire parfois dans le Alpes en Isère Savoie par retour d'est ou vent de sud non? Comment de telles situations se produisent elles? Pourquoi dans ce cas l'effet de foen ne joue t il pas? Est ce toujours du à l'absence de flux dynamique et de vent? Quel est alors le moteur de ces dégradations pluvieuses rares et remarquables (surtout par leur homogénéité dans l'espace)?

VERTICE

[Rémi]

Bonsoir,

J'aurais donné exactement la même explication que celle de snowman :

Lors d'une averse, l'eau de pluie arrive sur des couches d'air plus chaudes, ce qui provoque l'évaporation des gouttes. Or, ce phénomène thermodynamiqe est endothermique (Vous avez besoin de bcp de chaleur pour faire bouillir de l'eau). La température de l'air a donc tendance à baisser, mais ceci est compensé par un apport de chaleur par les masses d'air alentours et également par le sol dans un premier temps. Ceci explique déjà pourquoi le brassage par le vent est défavorable à l'isothermie. Et ceci explique aussi pourquoi il neige généralement 200 m plus bas que l'iso 0°C, la fonte des flocons a une certaine inertie.

Lors de fortes précipitations, surtout s'il n'y a pas de vent, le transfert de chaleur se fait bcp plus mal. Il faut savoir que dans l'air, les transferts de chaleurs se font plutôt par convection que par conduction (ceci explique pourquoi on met un gaz (généralement du CO2) entre les deux vitres du double vitrage et que l'espace est très fin pour ne pas permettre à la convection de s'installer). Donc, sans vent, peu de transfert de chaleur.

Les goutelletes finissent par s'évaporer, la température baisse autour et l'humidité augmente, jusqu'à atteindre 100% correspondant à la saturation de l'air en eau. Comme les flux sont très peu présents, il n'y a plus d'apport de chaleur et surtout d'évacuation de la vapeur d'eau pour permettre la poursuite de l'évaporation. La température de l'air devient ce qu'on appelle la température humide, c'est à dire la température à la pression de vapeur saturante de l'eau. On obtient un pseudo-équilibre thermodynamique localisé qui fait que la température de l'air s'égalise avec celle de l'eau.

Après un certain temps, c'est toute la colonne de précipitation qui se retrouve à peu près à la même température : on appelle ça l'isothermie.

Comme l'évaporation se fait mal, les goutellettes restent en plus assez grosses et l'averse rugit de plus belle. D'ailleurs, ceci est souvent encore amplifié par l'effet de barrage des montagnes (anti-foehn).

Plus les précipitations sont intenses, plus l'isothermie "monte", c'est à dire que la température de la colonne d'eau va prendre celle des gouttes d'altitude d'origine plus élevée, donc plus froides.

Si on considère la neige, on comprend alors pourquoi l'isothermie est si spectaculaire parfois, vu qu'il faut (en plus de l'évaporation et de la sublimation) faire fondre les cristaux de neige, donc ceci pompe encore plus d'énergie dans les couches inférieures. La neige fait alors son apparition localisée bcp plus bas que l'iso 0°C ax alentours.

Et lors du passage des fronds froids actifs, l'air en altitude étant bcp plus froid, ceci favorise encore ces phénomènes (je parle surtout de la neige qui descend très bas)

Maintenant, reste à savoir si l'absence de vent entraine ce genre de phénomènes ou si c'est ce genre de phénomène qui entraine l'absence de vent localisé. Question intéressante que je me suis souvent posée sous les orages, après le front de rafale, dès que le vent tombe, c'est connu de tous nos ancêtres, il se met à pleuvoir. Et puis si l'isothermie dont je parlais tout à l'heure est locale, il se produit un gradient de température avec les zones alentours devant jouer le rôle de force motrice pour un transfert de chaleur. Or, ce n'est pas le cas. tout simplement car les tranferts convectifs dans l'air sont grandement guidés par la gravité et ne se feront pas ou peu de façon horizontale.

Pour l'absence de vent, je pense que c'est un problème de mécanique des fluides : la présence d'une grande quantité d'eau liquide tombant dans l'air oriente un flux vertical de fluide et empêche par un effet d'écran ou de lissage tout phénomène turbulent. Vous voyez un phénomène similaire quand il pleut fort sur un bord de mer : la houle se calme. Finalement, c'est exactement le même phénomène lors des marées noires, la couche huileuse de par sa viscosité absorbe l'énergie de la houle et la réduit donc.

Pour conclure et en espérant ne pas avoir dit trop de bêtises, je dirais que l'isothermie est un phénomène d'équilibre physique auto-entretenu qui se manifeste lors des situations d'intenses précipitations.

Merci pour vos remarques, critiques et certainement corrections.

Rem

[hailstone]

plutôt d'accord avec ce qui vient d'être dit. /emoticons/happy@2x.png 2x" width="20" height="20">

je pense que les phénomènes d'isothermies sont comparables, à une autre échelle, aux phénomènes de downbursts dans les cellules orageuses (création de courant de densité de méso-échelle et non d'échelle aérologique). quand on est sous l'isothermie, on n'a pas trop de vent, c'est comme quand on est en plein sous les cordes déversées par un Cb, alors qu'autour du Cb il peut y avoir de fortes rafales.

ce n'était qu'une remarque.

[@lizé]

Je n'ai que survolé, je lirai plus attentivement.

Sujet très intéressant (il y en a tant !)...

Le "hasard" semble bien faire les choses... En fait, l'appel du pied me paraît plutôt clair. Ms, je l'ai souligné ("critiques" au sens très très large, plus haut ds cet échange), je n'ai pas du tt envie de passer mon temps à jouer les profs "Dewpoint" (cf. un site américain).

Je constate que certains maîtrisent déjà bien l'affaire. Ca sert à ts. C'est fait pour cela les forums. Ils ont trouvé seuls ou, pour certains, lu ce que j'ai écrit là-dessus (sans prétention d'exhaustivité). Alors, si qqu'un possédant "La Météo de Montagne" (Seuil/CAF) ou... "Le Manuel de la Montagne" (Seuil/CAF) veut digérer pour la communauté...

[Vertice]

C'est très interressant. Merci de répondre aussi précisement à mes questions, d'un point de vue physique, c'est ce que j'attendais.

Juste un doute: un épisode de fortes précipitations n'entraine pas toujours un phénomène d'isothermie n'est ce pas? Alors peut être que l'isothermie entretient l'absence de vent, mais qu'elle a besoin déjà d'un faible brassage initial pour s'instaler? Sinon, peut être que la baisse de température n'est pas toujours très sensible au sol car la masse d'air est déjà "chaude" en altitude?

VERTICE

[EnO]

En plus du vent, la quantité d'eau qui tombe est primordiale. C'est souvent à partir d'une grosse pluie (sans vent) qu'on passe à de la neige fondue puis à de la neige tout court. Le phénomène s'est passé ce mois d'avril 2005 dans toute la moyenne vallée du rhône, il pleuvait fort le matin, l'après-midi il neigait (chose rare pr un mois d'avril).

EnO

[Rémi]

Je constate que certains maîtrisent déjà bien l'affaire. Ca sert à ts. C'est fait pour cela les forums. Ils ont trouvé seuls ou, pour certains, lu ce que j'ai écrit là-dessus (sans prétention d'exhaustivité).

Je précise juste que je suis assez autodidacte en la matière, je n'avais absolument rien lu dessus avant. C'est juste une question de déductions basées sur mes maigres connaissances de physique. Juré, craché ! lol

[twobody]

Une isothermie, si fortes précipitations combiné à une absence de vent peut se produire partout en France ou c'est plus propices à certains endroits et moins à d'autres  ? 

 

J'ai l'impression que ça se situe souvent dans les Alpes.... et moins à Paris ou sur les hauteurs de Nice par exemple. 

[Sebaas]

Joli déterrage de topic, 15 ans après.

[du 25]

Le 05/12/2020 à 09:00, twobody a dit :

Une isothermie, si fortes précipitations combiné à une absence de vent peut se produire partout en France ou c'est plus propices à certains endroits et moins à d'autres  ? 

 

J'ai l'impression que ça se situe souvent dans les Alpes.... et moins à Paris ou sur les hauteurs de Nice par exemple. 

 

Disons que les Alpes ont beaucoup de vallée, les hauts reliefs qui les constitue sont une barrière au vent ce qui facilite l'isothermie.