ASCENDANCE, météorologie

Stabilité et instabilité de l’atmosphère

La probabilité de développement d’ascendances, tout comme leurs caractéristiques et leur intensité, dépend essentiellement du degré de stabilité de l’atmosphère.

Dans une atmosphère stable, tout déplacement d’une parcelle d’air rencontre des forces contraires qui la freinent jusqu’à la placer dans une nouvelle position d’équilibre (on parle alors d’équilibre indifférent) ou qui tentent de la ramener vers son niveau de départ (on parle alors d’équilibre absolu pour la parcelle et de « stabilité absolue » pour l’atmosphère). Dans une telle atmosphère, les déplacements verticaux sont forcément limités. Les nuages sont rares et peu développés. Lorsque le vent de surface est fort et que l’humidité est suffisante, on peut observer de petits nuages en formes de lentilles, d’amandes ou de tubes (altocumulus lenticularis) au voisinage des reliefs marqués. Leur aspect est dû au fait que des gouttelettes de nuage se forment dans l’air, qui est soulevé après avoir buté sur le relief ; puis elles s’évaporent lorsque l’air est rappelé vers le bas une fois l’obstacle franchi. Dans certains cas, l’air ainsi soulevé peut se mettre à osciller autour d’un niveau d’équilibre sur une grande distance horizontale sous la forme d’une onde de gravité – on parle aussi d’onde orographique –, dans laquelle alternent des régions de mouvement ascendant pouvant donner naissance à des nuages et des régions de mouvement descendant sans nuage. En présence d’importantes chaînes montagneuses, ce type d’onde peut se propager jusqu’à des altitudes très élevées.

De telles ascendances, qui se développent dans une atmosphère stable, sont le fruit d’une instabilité de nature dynamique : le vent butant sur un obstacle crée, côté amont, une surpression qui pousse l’air à monter ou à contourner l’obstacle et, côté aval, une dépression qui tend à aspirer l’air des niveaux supérieurs et à provoquer des vents rabattants.

Ce type d’onde peut aussi se produire lors de la rencontre de masses d’air de caractéristiques très différentes. On en observe ainsi parfois au voisinage de surfaces frontales, de masses d’air froid qui s’écoulent sous forme de courants de densité ou de cumulonimbus développés. Il peut aussi générer des zones de turbulence en air clair (TAC), particulièrement inconfortable pour les passagers aéronautiques.

À l’inverse, dans une atmosphère instable, les déplacements sont amplifiés. Les ascendances sont nombreuses et favorisent la formation de nuages à fort développement vertical. Toutefois, les perturbations qui se développent dans de telles conditions sont rarement très violentes car prenant place rapidement sur de larges étendues, elles permettent un brassage important de l’atmosphère et réduisent les contrastes énergétiques existant entre les différentes régions.

Enfin, l’atmosphère peut se trouver en instabilité conditionnelle, dans ce cas l’instabilité se déclenche uniquement si les déplacements de l’air dépassent une certaine limite. Cette condition limite agit un peu comme un couvercle sur une casserole. Tant que la limite n’est pas dépassée, de grandes quantités d’énergie peuvent s’accumuler et augmenter le contraste énergétique existant entre les différentes régions de l’atmosphère. Elles seront brutalement relâchées de façon très localisée si une forte impulsion franchit soudain la limite et parvient à soulever une partie du couvercle. Ce sont les conditions d’instabilité conditionnelle qui donnent généralement naissance aux phénomènes les plus violents et les plus destructeurs.

Les principaux types d’instabilité qui, dans l’atmosphère terrestre, favorisent le développement de fortes ascendances pouvant donner naissance à de vastes nuages et à des précipitations conséquentes sont l’instabilité convective[...]