Cisaillement du vent à basse altitude

Gestionnaire de l'exploitation en service

Le cisaillement du vent est souvent un événement tactique difficile à anticiper.

• La prévision de zone graphique (GFA) est la source principale d’information. S'il y a lieu, les gestionnaires de l'exploitation en service peuvent utiliser les cartes de vent à basse altitude afin d’obtenir une meilleure résolution temporelle. Ces tracés peuvent être utilisés lors des exposés avec les surveillants et sont généralement imprimés pour que la sous-unité concernée puisse s’y référer rapidement.
• Les contrôleurs sont informés du cisaillement du vent par l’équipage de conduite (PIREP).

Le cisaillement du vent peut poser de nombreux problèmes :

• Changements de piste en service.
• Réduction possible de la tolérance aux vents de travers, en particulier si les pistes sont également mouillées ou contaminées.
• Augmentation de l’espacement entre les aéronefs, ce qui entraîne une réduction des taux d’arrivées à l’aéroport.
• Risque de déroutement des aéronefs.

Le cisaillement du vent peut être problématique pour les aéroports régionaux, car certains n’ont qu’une seule piste pour l’atterrissage et le décollage. Bien que des déroutements puissent avoir lieu en raison d’un cisaillement du vent à basse altitude, ils sont peu fréquents.

La compression en finale est un point qui nécessite une surveillance étroite de la part des contrôleurs terminal. Les surveillants de la NTMU/de la région terminale rajusteront l’espacement en fonction de la compression.

• Le fait de devoir augmenter l’espacement peut, en fonction de la demande, conduire à la mise en œuvre d’initiatives de gestion de la circulation (TMI) pour tenir compte de la perte de débit par rapport au taux d’arrivées normal.
• C’est là que les discussions avec les prévisionnistes du Centre météorologique aéronautique du Canada (CMAC) prennent tout leur importance : il est essentiel de prendre conscience des heures de début et de fin du cisaillement du vent à basse altitude le plus puissant, du niveau de confiance du prévisionniste et de la variabilité potentielle des conditions pour assurer une planification judicieuse et procéder à des rajustements stratégiques, tant pour la gestion du débit de la circulation que pour la gestion du nombre de secteurs ouverts et de la charge de travail anticipée des contrôleurs terminal.
• La compression est un phénomène fréquent à CYUL. En effet, la vallée du Saint-Laurent génère des vents de surface du nord-est, alors que les vents en altitude associés au courant-jet à basse altitude sont du sud-sud-ouest. Cette situation crée de forts vents arrière suivis de vents debout en finale, ce qui occasionne une compression et peut mener à des remises des gaz.

Le cisaillement du vent à basse altitude peut également entraîner des remises des gaz et forcer les contrôleurs à retenir les aéronefs qui refusent l’approche, ce qui peut augmenter la charge de travail et réduire le débit en tout temps, et nuire à la circulation du trafic en période de forte demande. Il est prioritaire que tout gestionnaire de l'exploitation en service qui travaille à un aéroport principal sache où se produit le cisaillement du vent, quelle sera son intensité et combien de temps il durera.

Le cisaillement du vent à basse altitude est généralement signalé à la NTMU par le superviseur de la région terminale, car ce phénomène exige un espacement accru.

Lors de l’approche, le cisaillement du vent peut causer une diminution de la portance. En général, deux choses se produisent alors : lors de l’approche, l’effet de rattrapage augmente et l’aéronef vole à une vitesse plus élevée, mais ralentit considérablement en finale. Les vitesses au sol sont donc très différentes à des altitudes différentes et il y a risque de compression.

• Un plus grand espacement sera nécessaire lors du virage final afin de garantir un espacement minimal au-dessus du seuil.
• Il ne devrait pas y avoir d’incidence sur le taux d’arrivées, puisqu’il est calculé en fonction de l’espace nécessaire entre les aéronefs au-dessus du seuil de la piste. Cependant, ces conditions sont toujours très variables, et l’espace nécessaire à partir du début de l’approche varie considérablement et n’est pas très prévisible, ce qui veut dire qu’une augmentation de l’espacement est nécessaire pour assurer l’atteinte des minimums au‑dessus du seuil.
• En outre, l’augmentation de l’espacement oblige généralement les aéronefs à effectuer des approches finales de plus en plus longues (à l’extérieur de la zone aérienne d’approche de région terminale). Il est ainsi plus difficile pour le contrôleur des arrivées de maintenir ses aéronefs dans son espace de contrôle.
• Dans l’ensemble, il y a en général une baisse du taux d’arrivées. Plus la variation de la vitesse sol due au cisaillement du vent est importante, plus l’effet sera grand. En outre, la vitesse du vent au sol peut dicter le choix de la piste, car les aéronefs atterrissent d’habitude face au vent. Il y a donc augmentation de la performance au début de l’approche finale (vent arrière) et diminution à l’approche du seuil (vent debout), ce qui occasionne un rattrapage.
• Toutefois, si les vents au sol sont calmes ou très faibles, il peut être avantageux d’avoir le vent de face au début de l’approche finale, ce qui se traduit par une diminution puis une augmentation de la performance et un écart de vitesse moins marqué, ce qui a moins d’incidence sur la manœuvre.

Contrôleur tour (aéroport principal)

• Il y a un risque accru de décollage rejeté en raison des avertissements de cisaillement du vent (en particulier dans le cas des nouveaux appareils C Series), ce qui accroît la charge de travail des contrôleurs.
• Il y a aussi un risque croissant de dépassements et de remises des gaz, ce qui augmente aussi la charge de travail des contrôleurs.
• Il y a une augmentation de la charge de travail pour transmettre un PIREP de cisaillement du vent aux aéronefs suivants.
• Il est essentiel de savoir quand les conditions devraient commencer et se terminer pour avoir une conscience situationnelle idéale et les effectifs nécessaires.

Contrôleur tour (aéroport régional)

Exemple à CYAM (Sault Ste. Marie, Ontario) : Si elle est signalée par le pilote d’un aéronef à l’arrivée, cette information est relayée à l’ACC de Toronto et aux autres aéronefs à proximité, conformément aux exigences. À CYAM, on observe souvent des vents de surface inférieurs à 10 kt, mais supérieurs à 30 kt à l’altitude du circuit (1000 pieds AGL). Cette situation peut avoir une incidence sur la taille du circuit VFR et les vitesses des aéronefs qui l’empruntent, mais coïncide rarement avec un rapport de cisaillement du vent à basse altitude.

Le cisaillement du vent à basse altitude est l’une des menaces les plus dangereuses pour les aéronefs, car ce phénomène est invisible et peut se produire dans de nombreuses circonstances atmosphériques et géographiques. Lorsqu’un tel cisaillement se produit à proximité immédiate d’un aéroport, il risque de toucher les aéronefs pendant les phases les plus critiques du vol, à savoir le départ et l’approche. Il est essentiel que tout pilote touché par ce phénomène le signale rapidement à la FSS ou au FIC le plus proche, afin qu’un PIREP urgent puisse être émis. Munis de ces renseignements cruciaux, les prévisionnistes du CMAC peuvent émettre un SIGMET et examiner attentivement leurs prévisions afin d’y apporter les modifications nécessaires.

Certains indicateurs de développement d’un cisaillement du vent à basse altitude sont faciles à détecter : les orages, en particulier ceux dont la base est supérieure à 6 000 pieds AGL, peuvent générer des microrafales. Dans le cas d’orages isolés de masse d’air, on peut facilement observer de forts courants descendants et le front de rafales qui en résulte, ce qui est une forme de cisaillement du vent à basse altitude. Dans le cas d’orages frontaux plus organisés ou de systèmes convectifs à mésoéchelle plus importants, la pluie et la brume réduisent souvent la visibilité au point qu’un pilote peut facilement voler directement dans une microrafale. Il faut garder à l’esprit qu’il s’agit là de mécanismes qui peuvent mener à la formation d’un cisaillement du vent à basse altitude.

D’autres conditions, propres à certaines régions montagneuses, peuvent conduire à la formation de courants-jets à basse altitude nocturnes. Ce phénomène est souvent associé aux systèmes dépressionnaires et est courant pendant les mois d’été le long des versants méridionaux des montagnes Rocheuses en Alberta, et pendant les mois d’hiver plus au nord, le long de la vallée du Mackenzie dans les Territoires du Nord-Ouest. Heureusement, ce type de cisaillement du vent à basse altitude se produit dans des conditions verticales stables (sans convection) et tend à être perçu comme un vent très fort et régulier lorsque l’aéronef pénètre dans le courant-jet. Le pilote d’un aéronef touché sera confronté à des caractéristiques de performance étranges (augmentation ou diminution spectaculaire de la performance, avec peu ou pas de turbulence). Un pilote pourrait trouver la situation surprenante s’il n’a pas été prévenu et constater une consommation de carburant excessive et imprévue en raison de la puissance supplémentaire et des manœuvres prolongées nécessaires pour sortir en toute sécurité l’appareil du courant-jet.

FIC

Un spécialiste FIC doit avoir une excellente connaissance de la météorologie théorique et de la géographie de sa zone de responsabilité afin de comprendre comment le cisaillement du vent à basse altitude peut se former aux aéroports en fonction des variations saisonnières, voire diurnes.

Le cisaillement du vent à basse altitude a une incidence sur les contrôleurs terminal. Dès qu’un rapport de cisaillement du vent est reçu, tous les aéronefs dont l’arrivée est prévue doivent en être informés et il est conseillé à la tour de transmettre l’information aux aéronefs au départ.

• La possibilité de remises des gaz est accrue. Les pilotes peuvent même commencer à refuser l’approche, ce qui peut entraîner d’importants problèmes de capacité et nécessiter plusieurs retenues d’aéronefs.
• Le cisaillement du vent à basse altitude se produit souvent en même temps que d’autres phénomènes météorologiques importants (neige, précipitations verglaçantes, orages) et peut exacerber les dangers qui leur sont associés.

Les contrôleurs doivent être conscients de l’incidence de ce phénomène sur la charge de travail.

• Les aéronefs en approche peuvent ne pas vouloir trop réduire leur vitesse ou le faire trop tôt. Les contrôleurs doivent donc espacer davantage les aéronefs pour leur permettre de voler à la vitesse souhaitée tout en évitant une perte d’espacement si un aéronef n’est pas en mesure de réduire sa vitesse en raison d’un cisaillement du vent. Cette exigence d’espacement supplémentaire peut avoir une incidence négative sur la capacité, car elle réduit le débit horaire possible à l’aéroport.
• Le cisaillement du vent affecte également quelques règles de guidage qu’utilisent les contrôleurs terminal. L’absence de cisaillement du vent à basse altitude est l’une des conditions qui leur permettent de guider les aéronefs vers une finale plus courte que celle utilisant le point d’interception standard, qui se situe 1 ou 2 milles avant l’interception du faisceau d’alignement de piste.
• Par exemple, si la visibilité est bonne et le plafond suffisant, un contrôleur peut dire à un pilote de rejoindre la trajectoire d’approche finale à 8 NM du seuil. Si le pilote est d’accord, il n’y a pas de problème. Cependant, dès qu’un cisaillement du vent est présumé ou confirmé, le contrôleur doit guider l’aéronef pour qu’il intercepte la trajectoire d’approche finale au moins 1 ou 2 milles avant le faisceau d’alignement de piste.

À CYUL, le cisaillement du vent est souvent observé avec des vents de surface du nord-est (p. ex. 060/15) ou un fort vent arrière du sud-ouest en approche (p. ex. 240/40), ce qui survient assez régulièrement. Il n’y a pas grand-chose à faire lorsque cela arrive, mais chaque fois qu’un aéronef a une vitesse sol élevée en finale et qu’il y a un fort vent debout au sol, le contrôleur sait qu’un cisaillement du vent est possible, bien qu’une transition en douceur puisse également se produire.

• Le contrôleur avisera le pilote si l’aéronef qui le précède ne signale aucun cisaillement. Il indiquera au pilote qu’il doit s’attendre à un fort vent arrière en approche, mais à aucun cisaillement du vent au contact initial, afin de favoriser la conscience situationnelle du pilote.

• Si un cisaillement du vent à basse altitude est prévu, les contrôleurs n’y réagissent que lorsque les pilotes le confirment. Les principales incidences sur les aéroports principaux sont de possibles remises des gaz et la nécessité d’assurer un espacement supplémentaire lorsque le radiophare d’alignement de piste est utilisé, car les aéronefs peuvent perdre beaucoup de vitesse sol à basse altitude. Les pilotes doivent recevoir toutes les informations connues sur un éventuel cisaillement du vent, et il est à prévoir que les manœuvres ne seront pas aussi fluides et efficaces que d’habitude.
• Les contrôleurs en route sont informés du cisaillement du vent à basse altitude par l’entremise des PIREP transmis soit par le système automatisé, soit par un appel de la sous-unité Région terminale. Ils en informent ensuite les pilotes pour qu’ils puissent se préparer, et il leur sera souvent demandé de prévoir un espacement supplémentaire entre les aéronefs à l’arrivée afin d’aider la sous-unité Région terminale à gérer les diminutions de vitesse à basse altitude. Si le cisaillement du vent est suffisant pour provoquer des remises des gaz à l’aéroport, les contrôleurs en route pourraient devoir retenir les aéronefs en rapprochement pour alléger la charge de travail des contrôleurs terminal.
• Les petits aéroports régionaux recevront l’information sur le cisaillement du vent à basse altitude par l’intermédiaire des PIREP. Les contrôleurs veilleront à ce que tout aéronef en rapprochement d’un aéroport régional dispose des informations les plus récentes afin de pouvoir planifier son approche. Les petits aéronefs peuvent choisir de se rendre plutôt vers une destination de dégagement, surtout si le cisaillement du vent est combiné à de mauvaises conditions météo.

Un pilote est informé du cisaillement du vent à basse altitude par l’ATIS (avis de cisaillement du vent à basse altitude en vigueur) ou souvent par le pilote de l’aéronef précédant, celui d’un aéronef au décollage ou encore par un contrôleur ou un spécialiste de l’information de vol à l’aéroport. Il existe différents niveaux de cisaillement du vent à basse altitude. Il n’est pas rare d’entendre le pilote d’un aéronef signaler, par exemple, une perte de 10 kt à 1000 pieds.

Le cisaillement du vent à basse altitude associé à des vents de surface forts est aussi courant aux aéroports propices à la turbulence mécanique, comme à CYTZ (Billy Bishop, Ontario), dont la piste d’atterrissage 26 est balayée par un vent du nord-ouest, et à de nombreux aéroports en région montagneuse. Les rapports sur le cisaillement du vent à basse altitude à proximité d’un temps convectif doivent faire l’objet d’une attention particulière, car les microrafales peuvent dépasser les performances des aéronefs.

Stratégies d’atténuation :

• Décollage – Les pilotes placeront les volets de l’aéronef à sa configuration de décollage la plus basse possible, utiliseront une pleine poussée nominale au lieu d’une poussée réduite et, si la longueur de la piste le permet, procéderont à une course au décollage plus longue afin d’augmenter la vitesse avant le cabrage de l’aéronef. L’appareil pourra alors décoller avec le plus d’énergie possible. En cas de fort cisaillement du vent, le décollage est retardé. Les décollages à proximité d’une zone frappée par un temps violent peuvent également être retardés.
• Atterrissage – Les pilotes placeront les volets de l’aéronef à sa configuration d’atterrissage la plus basse possible et ajouteront une vitesse supplémentaire (10 kt pour notre exploitation) à la vitesse de référence d’atterrissage pour avoir le plus d’énergie possible. Les atterrissages à proximité d’une zone frappée par un temps violent sont retardés. Le signalement d’un cisaillement du vent par un aéronef précédent entraîne généralement la décision d’effectuer une remise des gaz anticipée.
• Si un aéronef génère un niveau d’énergie élevé, cette énergie peut contribuer à une performance ascensionnelle si un cisaillement de vent diminue les performances.
• Les aéronefs à réaction Jazz sont équipés de systèmes d’alerte qui informent l’équipage de conduite d’un cisaillement du vent qui augmente ou diminue la performance. La procédure d’utilisation standard consiste à effectuer une remise des gaz dans les deux cas, car un cisaillement de vent qui augmente la performance pourrait se transformer en cisaillement du vent qui diminue la performance, l’aéronef se retrouvant dans le pire état possible (puissance en position de ralenti).
• Les aéronefs Dash 8 ne disposent pas d’un système d’alerte, leurs pilotes se basant sur les performances de l’appareil pour déterminer s’il y a un cisaillement du vent.
• Le radar météo embarqué de certains aéronefs peut évaluer si un cisaillement du vent est possible et en avertir l’équipage de conduite. Si cela se produit avant que l’aéronef ait atteint la vitesse de cabrage, l’équipage peut en toute sécurité interrompre le décollage ou, si cela se produit à l’atterrissage, une approche interrompue peut s’avérer nécessaire. 
• Si le régime standard de remise des gaz n’est pas suffisant pour freiner le taux de descente et que l’aéronef est sur le point de percuter le sol, l’équipage utilisera l’alimentation de secours, maintiendra la configuration de l’aéronef et tentera de sortir de la zone d’alerte.

Le cisaillement du vent à basse altitude affecte les pilotes de l’aviation générale principalement pendant le décollage, l’approche et l’atterrissage.

• De nombreux pilotes de l’aviation générale ne vérifient pas la GFA ou les vents en altitude et fondent leur décision uniquement sur le METAR/la TAF, surtout s’il s’agit d’un simple vol local et non d’un vol nécessitant davantage de navigation. Il est essentiel d’encourager des techniques de planification avant-vol sûres et judicieuses, y compris l’évaluation appropriée des produits de prévision disponibles et la consultation du FIC local.
• Le cisaillement du vent à basse altitude peut parfois être détecté indirectement en comparant les vents de surface et les vents en altitude, ainsi qu’en repérant la présence d’un courant-jet à basse altitude. Un METAR ou un PIREP peuvent donner de bonnes indications sur le cisaillement du vent. Toutefois, si aucun METAR ou PIREP n’est disponible, tous les autres produits et services météorologiques doivent être utilisés pour évaluer correctement les vents.
• Tous les pilotes de l’aviation générale doivent être conscients des effets du cisaillement du vent, en particulier au décollage et à l’atterrissage. On enseigne généralement aux pilotes qu’en cas de vent fort, de rafales ou de changement de vent, ils doivent augmenter leur vitesse indiquée d’une certaine mesure par rapport au changement de vitesse du vent, ce qui s’applique bien sûr au cisaillement du vent à basse altitude. Toutefois, cette règle ne s’applique pas à toutes les situations.
• Dans le cas d’un cisaillement du vent qui diminue la performance, il peut être utile de créer une marge de sécurité plus importante, mais dans le cas d’un cisaillement du vent qui augmente la performance, les pilotes pourraient ne pas se rendre compte de l’impact pendant l’approche et ainsi l’entamer à trop haute altitude. S’ils ne s’attendent pas au cisaillement, ils risquent de ne pas prendre de mesures correctives immédiates et avoir à dépasser la piste.
• En outre, un pilote moins expérimenté peut tenter de revenir à sa trajectoire d’approche initiale en surcorrigeant la trajectoire ou en appliquant un contrôle excessif à l’aéronef, ce qui augmente les facteurs de risque.
• Un bon pilote tient compte des changements de vitesse et de direction du vent avant la phase d’approche et élabore un plan d’action si de tels changements se produisaient. Cependant, de nombreux pilotes moins expérimentés ne tiendront pas compte de ces changements et se contenteront de réagir, ce qui réduira leur marge de sécurité.
• Les pilotes d’hydravions, en particulier, peuvent ne pas avoir accès au METAR et à la TAF et peuvent se tourner vers d’autres outils de prévision du vent que l’on trouve couramment sur Internet. Souvent, une gamme complète de produits de prévision météorologique est utilisée pour obtenir une image complète des prévisions du vent, y compris l’utilisation des prévisions de la vitesse et de la direction du vent en altitude.