Les Turbulences Orographiques

Bonjour tout le monde, j’espère que vous allez bien!

Aujourd’hui dans la section Peur En Avion, nous allons nous intéresser aux turbulences qui constituent une des causes d’inquiétude la plus commune pour les passagers qui ont peur en avion. Le thème des turbulences sera décomposé en 3 articles qui nous permettront chacun de nous intéresser à un type de turbulence particulier.

Pour vous expliquer le phénomène, je vais m’aider de mes connaissance personnelles; connaissances que j’ai acquises en traînant un peu sur Internet et surtout grâce à ma formation de pilote privé dont j’ai réussi l’examen théorique.

Pour ce premier article, on va s’intéresser aux turbulences orographiques également appelées turbulences de relief. J’espère que cette petite série d’articles vous aidera à mieux comprendre les turbulences et pourquoi ces dernières ne sont d’aucun dangers pour les avions de ligne. 

Au passage d'un relief

Pour comprendre ce qu’est la turbulence orographique, il faut d’abord savoir que l’air circule dans l’atmosphère de façon plus ou moins stable et ordonnée, sous la forme de vent, qui s’étale sur plusieurs couches dans la verticalité. 

L'air circule dans l'atmosphère sous la forme de vent qui s'étale sur plusieurs couches dans la verticalité

Maintenant, imaginons que l’on place une montagne sur la trajectoire du vent. Eh bien non seulement le vent va épouser le relief de cette montagne mais en plus il va accélérer. Pourquoi ? A cause de l’effet Venturi. L’effet Venturi, comme définit par le site techno-science.net, est «Un phénomène […] où les particules gazeuses ou liquides se retrouvent accélérées à cause d’un rétrécissement de leur zone de circulation». Le vent, qui est une masse de gaz, voit sa zone de circulation, à savoir l’atmosphère, réduite de par la présence d’une montagne. Au passage de la montagne il va donc accélérer.

En accélérant, le vent “gagne de l’inertie” et va donc continuer à s’élever une fois le sommet de la montagne dépassé; jusqu’à une certaine altitude; altitude à partir de laquelle il va redescendre sous la forme de tourbillons.

Animation du passage du vent au-dessus d'un relief
Etapes du passage du vent au-dessus d'un relief

Du coup quand un avion passe au-dessus d’une montagne il rencontre soudainement un écoulement d’air localement plus puissant, et plus instable de par son caractère tourbillonnaire. L’avion se retrouve alors successivement poussé vers le haut puis le bas sur une très courte distance. C’est cela la turbulence orographique que l’on appelle aussi turbulence de relief. 

Ce type de turbulence peut se former partout où il y a un obstacle à la circulation du vent: au niveau d’une colline, d’un immeuble d’une tour etc…

Son intensité va varier selon toute une ribambelle de facteurs, qui comprend notamment la taille du relief (plus il est grand plus la turbulence sera forte), la vitesse du vent en plaine (si le vent est déjà très rapide avant le relief, la turbulence sera très forte), et la nature du relief (la turbulence sera plus forte au passage d’un relief accidenté qu’au passage d’un relief relativement lisse).

La turbulence orographique est le type de turbulence le plus dangereux pour l’aéronautique. Pour preuve les compagnies aériennes Sud-Américaines allument systématiquement la consigne «Attachez vos ceintures» lorsque leurs avions survolent la Cordillère des Andes, car les turbulences dues au relief peuvent y être très fortes. Mais ne vous inquiétez pas, ce type de turbulence n’est pas dangereux pour les avions, mais pour les passagers en revanche… Si vous n’êtes pas attachés vous pourriez vous prendre la tête dans le plafond et être, plus ou moins, gravement blessé. La structure de l’avion est elle ultra résistante car conçue dans des matériaux composites dont vous n’imaginez même pas les tensions qu’ils sont capables de supporter.

Vers les hautes altitudes

De toutes façons il est rare que l’on se retrouve dans le cœur du phénomène de turbulence orographique. En effet les phénomènes tourbillonnaires prennent place en moyenne jusqu’à 600m au-dessus du sommet du relief. En fait il nous faut nous rappeler que le vent s’étale sur plusieurs couches dans la verticalité. Donc lorsque le vent des basses couches va monter en altitude à cause d’un relief, il vient perturber l’écoulement du vent des couches supérieures. Cette perturbation se propage donc sous forme d’ondes jusqu’à l’altitude de croisière des avions de ligne qui est de 10 000m. C’est pour cela que même lorsqu’on vole à 6 000m au-dessus des Alpes on rencontre des turbulences qui sont dues au massif montagneux.

Pertubation du vent des couches supérieures.
Lorsque le vent des basses couches monte en altitude à cause d'un relief, il vient pertuber l'écoulement du vent des couches supérieures.

Une petite histoire pour la route ?

Avant de conclure cette article, je vais vous raconter une petite histoire.

Comme dit au début de la vidéo, je suis élève-pilote en formation PPL (Licence de Pilote Privée), une formation que j’ai commencée sur l’île de la Réunion dans l’Océan Indien. Un jour, je pars en navigation entre Saint-Pierre Pierrefonds dans le Sud de l’île et Saint-Denis Gillot dans le Nord de l’île avec un instructeur. Avec l’instructeur nous décidons de faire cette navigation en cheminement (c’est-à-dire en s’aidant d’aides visuelles extérieures. Dans notre cas nous suivons la côte). Mais vers fin du vol on décide de survoler la terre pour raccourcir la navigation.

On se dirige alors vers la Route du Littoral, une route à flanc de falaise très célèbre à la Réunion. En allant vers la Route du Littoral, on survole la région de la Grande Chaloupe, une région ou le relief est très accidenté, avec plein de ravins et de petites crêtes. On est au mois de Mars, il est 10h le vent est levé et souffle aux alentours des 20 kts (environ 35-40km/h). Tous les facteurs sont réunis pour créer la turbulence orographique, qui plus est assez puissante.

Et au passage de la Grande Chaloupe, notre avion est secoué dans tous les sens: de haut en bas, de gauche à droite, je n’arrive plus à lire les instruments et me prends par deux fois la tête dans le plafond. L’événement dure une dizaine de secondes, on sort de la turbulence orographique, et le vol continue normalement.

Bien entendu, avant de survoler la Grande Chaloupe, on avait anticipé la turbulence orographique: on savait que ça allait secouer. Quand bien même quand nous étions au cœur du phénomène l’avion n’est jamais sorti du domaine de vol, et il n’y a pas eu de dommages structurels. Concernant ma tête qui a tapé deux fois le plafond sachez que ma ceinture était attachée mais que le plafond dans ces petits avions n’est pas très haut.

Alors pourquoi est-ce que je vous raconte cette histoire? Eh bien c’est pour deux points précis:

  1. Vous permettre de relativiser l’intensité des turbulences de haute altitude dues au relief qui sont moins sévères que la turbulence orographique en elle-même.
  2. Vous permettre de relativiser par rapport à la résistance de l’avion. Ce jour là je suis dans un Cessna 172, un avion imaginé années 1950s, dont je pilotais une version construite dans années 1970-1980. Le Cessna 172 est un avion 4 places en aluminium. Ce petit coucou n’a donc pas les mêmes capacités de résistance et de déformation que les avions de lignes de 65t comme l’Airbus A320, fabriqués en matériaux composites.

C’est donc la fin de ce premier article sur le thème des turbulences. Pour rappel on s’est intéressé aujourd’hui aux turbulences orographiques, ou turbulences de relief. Au passage d’un relief (comme une montagne ou une tour), le vent accélère par effet Venturi. L’inertie acquise fait que le vent s’élève au-dessus du sommet du relief puis redescend sous la forme de tourbillons. En s’élevant le vent vient perturber l’écoulement de l’air des couches supérieurs suivant une forme d’onde. Lorsqu’un avion rencontre en altitude cette onde, il se retrouve donc un peu ballotté. Le phénomène n’est pas dangereux pour l’avion mais si vous n’êtes pas attaché vous risquez des blessures graves à la tête. Donc si vous n’avez pas à vous déplacer dans l’avion, attachez vos ceintures et rien ne pourra vous arriver.

J’espère que ce premier article vous a plu. Si vous avez des questions n’hésitez pas à m’en faire part dans l’espace commentaire. N’oubliez pas que je ne suis pas pilote de ligne ou météorologiste, je suis juste un passionné d’aviation qui a validé la partie théorique de la licence de pilote privée. Donc si vous voyez quelques erreurs de langage ou d’appréciation, merci de rester indulgent. Pour plus d’informations sur les turbulences orographiques je vous mets quelques liens juste en-dessous. Dans le prochain article on s’intéressera aux turbulences thermiques. D’ici là portez-vous bien! A très bientôt les amis!

Quelques liens pour en savoir plus

Techno-Sciences.net – Définition et explication de l’effet Venturi

L’Avionnaire (Encyclopédie en ligne sur l’aviation) – Page dédiée à la turbulence orographique

Météo France – Fiche sur la turbulence

Astrosurf.com – Page dédiée aux différents types de turbulence

Nicolas Tenoux (pilote de ligne) – Vidéo «A quoi sont dues les turbulences ?»

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