Code METAR
S.O.
Symbole météo
Les lignes de grains, comme les orages, peuvent avoir de nombreuses conséquences dangereuses, notamment :
Ligne étroite mais longue (jusqu’à des centaines de kilomètres) d’orages violents qui se forment généralement le long ou à l’avant d’un front froid.
Termes connexes à venir :
Point de rosée, système dépressionnaire et tornade sont des termes connexes à ligne de grains qui seront ajoutés bientôt au Référentiel de météorologie à l’aviation.
Cette image est une représentation de l’évolution des orages dans une ligne de grains. À gauche, des orages individuels commencent à se développer le long d’un front froid. Au début, ces orages sont isolés, mais à mesure qu’ils mûrissent, ils commencent à se fusionner, comme le montre la figure de droite. Les orages finissent par se fusionner complètement pour former une longue ligne d’orages qui est déplacée par le front froid.
En général, les mêmes ingrédients qui forment les orages forment aussi les lignes de grains : une bonne quantité d’humidité, de l’instabilité et un élément déclencheur (le plus souvent un front froid). Cependant, il est important qu’un fort cisaillement du vent soit également présent pour obtenir une ligne de grains. Le cisaillement du vent sépare les courants ascendants et descendants en faisant tourner les cumulonimbus, ce qui augmente leur force et leur durée de vie, et favorise le développement de nouvelles cellules orageuses dans la ligne.
Lorsque les orages individuels se développent le long du front froid, ils se fusionnent souvent et se transforment en une ligne continue, que l’on appelle alors ligne de grains. La ligne de grains sera entraînée par le front et produira de la forte pluie, des rafales, du givre, de la turbulence et de la foudre, entre autres.
Pour une explication détaillée des lignes de grains, consultez les modules COMET intitulés Severe Summer WeatherOuvrir une nouvelle fenêtre et Severe Convection : Mesoscale Convective SystemsOuvrir une nouvelle fenêtre (en anglais seulement.
Source de l'image : Penn State Department of Meteorology and Atmospheric ScienceOuvrir une nouvelle fenêtre (en anglais seulement)
Ceci est l'emplacement typique d’une ligne de grains mature, les orages individuels se fusionnant pour former une longue ligne d’orages.
Les lignes de grains se caractérisent en général par une étroite ligne d’orages qui peut s’étendre sur des centaines de kilomètres. Ces lignes peuvent sembler droites, mais elles comportent souvent plusieurs éléments incurvés, ce qui leur donne une forme irrégulière sur toute leur longueur. Les différences de cisaillement du vent sur la ligne sont responsables de ces courbes et donnent aux sections de la ligne de grains la forme caractéristique d’un arc lorsqu’elles sont observées au radar.
Au bord de la ligne de grains se trouve un front de rafales, qui est une limite entre l’air frais et descendant des orages et l’air plus chaud et plus stable à l’avant des orages. Cette limite peut produire des vents forts en rafales à la surface, souvent supérieurs à 40–45 kt.
Derrière le front de rafales se trouve le corps principal de la ligne de grains, qui consiste en une série d’orages à différents stades de développement. À l’arrière de la ligne de grains se trouve une zone d’air plus frais et plus sec qui a été refroidie par les courants d’air descendants des orages. Cela peut entraîner une chute soudaine de la température et de l’humidité après le passage de la ligne de grains.
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Dissipation
Les lignes de grains se dissipent lorsqu’elles se déplacent dans des zones où l’air est plus frais, plus sec et plus stable, ce qui limite l’instabilité et l’humidité disponible. Par ailleurs, lorsque l’élément déclencheur (généralement un front froid) commence à s’affaiblir, les niveaux supérieurs cessent de maintenir le système et la ligne cesse de se développer. Un autre facteur de dissipation est la force du front de rafales, qui finit par couper l’approvisionnement en air chaud et humide à l’avant de la ligne de grains.
Ces fronts de rafales peuvent toutefois déclencher d’autres orages en se propageant dans l’air chaud à l’avant de la ligne orageuse active. Le fait que de l’air froid s’infiltre soudainement sous de l’air chaud et humide peut suffire à déclencher une plus grande activité convective.
Durée
La figure de gauche illustre une ligne de grains dont le cycle de vie est relativement long en raison de l’afflux important d’air chaud et humide à l’avant du système. Le front de rafales et l’afflux agissent ensemble pour soutenir le développement continu des orages. La figure de droite représente une ligne de grains de courte durée, ou une ligne de grains en phase de dissipation, car le flux entrant à l’avant du système est plus faible et a été coupé par le front de rafales froides qui a surgi à l’avant du système.
Les lignes de grains ont une durée de vie de plusieurs heures en tant que système, mais, à un emplacement donné, leurs répercussions sont relativement brèves. Les lignes de grains étant très étroites et se déplaçant rapidement, elles passent assez vite et peuvent entraîner une dégradation rapide des conditions météorologiques ainsi qu’une amélioration rapide. Leur durée de vie est directement liée à la force et à la longévité du front (ou de tout autre élément déclencheur) qui organise les tempêtes, ainsi qu’à la disponibilité de l’humidité, de l’instabilité et d’un cisaillement du vent adéquat sur de grandes distances.
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Au Canada, les lignes de grains sont plus fréquentes durant les mois d’été, mais elles peuvent aussi se produire au printemps et à l’automne. Les régions où les lignes de grains sont les plus fréquentes se trouvent à l’est des montagnes Rocheuses, principalement dans les provinces des Prairies ainsi que dans le sud de l’Ontario et du Québec.
Les zones d'orages sont relativement faciles à prévoir en évaluant tous les ingrédients (humidité, instabilité, déclenchement et cisaillement) de l’atmosphère. Cependant, les lignes de grains peuvent être beaucoup plus difficiles à prévoir, car il s’agit d’éléments de mésoéchelle qui évoluent rapidement. De légers changements dans les ingrédients nécessaires au développement des lignes de grains peuvent avoir un impact sur la taille, l’intensité et la durée d’une ligne de grains. Le comportement des cellules individuelles au sein de la ligne de grains est plus difficile à évaluer que l’activité globale de l’ensemble de la ligne.
Bien que les orages organisés le long d’une grande entité (comme un front) soient généralement plus faciles à prévoir que leurs homologues isolés, en raison de l’immensité des lignes, les conditions atmosphériques peuvent varier considérablement d’un endroit à l’autre. Les différences dans le cisaillement du vent peuvent entraîner des formes différentes, des rafales extrêmes et même favoriser le développement de tornades dans certaines parties de la ligne, et pas dans d’autres. En outre, les différences de relief au-dessus desquelles passe la ligne peuvent influer sur le développement des grains. Par exemple, le passage au-dessus d’un lac froid limitera la chaleur de surface par endroits, tandis que le passage au-dessus d’un champ récemment irrigué peut localement injecter plus d’humidité dans le système.
Les variations du cisaillement du vent peuvent également entraîner le déplacement de certaines parties de la ligne dans des directions différentes de celles des autres, ce qui rend difficile la description adéquate du mouvement des orages avec des outils tels que les SIGMET, qui ne permettent pas de descriptions multiples, ou la description de systèmes en expansion. En raison de ces évolutions rapides, les SIGMET convectifs sont fréquemment mis à jour.
Les lignes de grains peuvent être spécifiquement définies sur une GFA, mais sont le plus souvent décelées d’après les zones de convection. Dans cet exemple du 11 juillet 2019, valide à 1800Z, on voit un front froid actif qui soutient, dans toute la région, une activité convective importante et une instabilité atmosphérique dans le secteur chaud de la dépression. La zone la plus proche et juste à l’avant du front froid indique une zone d’averses intermittentes et de fréquents cumulus bourgeonnants, et surtout de cumulonimbus occasionnels jusqu’à 45 000 pieds et d’orages violents, de grêle et de rafales jusqu’à 40 kt. L’utilisation d’OCNL signifie que la convection couvre 25 à 50 % de la zone de précipitations définie (dans ce cas, la zone hachurée en vert), mais ne fait pas référence à l’organisation des tempêtes. Ainsi, il est possible d’avoir une ligne solide de cumulonimbus, mais de ne voir qu’un descripteur OCNL dans la GFA. C’est pourquoi le couplage de la GFA avec d’autres produits – tels que les panneaux TCF, les TAF et les veilles ou avertissements émis – ainsi que l’obtention de renseignements appropriés de la part d’un spécialiste FIC ou d’un météorologue du CMAC permettent d’obtenir une meilleure vue d’ensemble des conditions favorisant la formation de lignes de grains.
À 0000Z, le front froid s’est déplacé sur le sud du Québec et l’extrême est de l’Ontario. La convection la plus organisée reste le long et juste à l’avant du front froid et est illustrée par des cumulonimbus occasionnels jusqu’à 45 000 pieds, des orages, de la grêle et de fortes rafales. C’est l’endroit le plus propice à la formation d’une ligne de grains.
Les lignes de grains sont saisies dans les TAF à l’aide du groupe « SQ », bien qu’il soit rarement utilisé. Le plus souvent, on utilise un groupe TSRA dans une TAF pour indiquer la probabilité d’orages, qui peuvent inclure une ligne de grains.
Dans cet exemple de TAF de CYUL, émise à 1139Z, on peut voir que le prévisionniste a indiqué une probabilité (PROB40) d’orage violent et de vents forts entre 2200Z et 0300Z. Le délai est d’un peu plus de 10 heures. Les prévisionnistes affinent également la TAF tout au long de la journée en précisant notamment les heures de début et de fin, en rajustant l’intensité des phénomènes et en indiquant si l’orage est considéré comme une prévision VCTS, PROB30, PROB40, TEMPO ou principale.
Il s’agit de l’analyse du modèle météorologique à 500 hPa, valide à 1200Z le 11 juillet 2019, qui saisit l’emplacement et la forme des creux d’onde courte prévus dans la région. Pour cet événement en particulier, le creux d’onde courte qui s’étend de la baie James à la région des Grands Lacs et au Michigan constitue la caractéristique qui a aidé à soutenir et à amplifier les ingrédients favorables aux orages dans le sud-est de l’Ontario et le sud-ouest du Québec. Pour obtenir de plus amples renseignements, voir le terme creux d’onde courte.
L’image suivante montre les caractéristiques frontales à la surface et le système dépressionnaire associé à ce creux d’onde courte. Plus précisément, de grandes parties des fronts froids et occlus étaient situées dans une région sous le creux d’onde courte qui s’est avéré être le plus favorable à un mouvement vertical renforcé. Ceci s’ajoute à d’autres conditions favorables à la formation de lignes de grains.
Source de l'image : UCAR Archive
Il s’agit de l’analyse de surface, valide à 1800Z le 11 juillet. Les régions situées le long du creux, du centre-ouest du Québec vers le sud le long du front froid vers la région de CYYZ, sont celles que les prévisionnistes considèrent comme les plus soutenues par le creux d’onde courte en altitude et donc les plus susceptibles de voir se développer des orages.
Source de l'image : Environnement et Changement climatique Canada
Remarque : Cet exemple de panneau de prévision convective de la gestion du débit de la circulation aérienne (TCF) ne montre pas le même événement que celui de CYUL. Cependant, on le fournit, car ces panneaux de prévision indiquent les lignes d’orages (et les lignes de grains possibles) par une ligne violette continue. Ce panneau de prévisions, émis à 1500Z le 3 juin 2014 et valide à 2300Z, montre une ligne violette continue s’étendant du Vermont au New Jersey. Comme l’indique la section La science expliquée, les lignes de grains ont tendance à être relativement étroites. C’est pourquoi une ligne violette indiquant leur emplacement permet d’obtenir des prévisions plus précises.
Source de l'image : Aviation Weather Center
Il s’agit d’une image satellite d’une ligne de grains traversant le Midwest américain, sans aucun lien avec l’exemple pour CYUL présenté aux sections GFA, TAF, Cartes stratégiques, Radar et METAR. Des orages violents discrets peuvent être observés le long de la ligne étroite, avec des ombres bulleuses indiquant des sommets protubérants à partir de courants ascendants individuels. Dans le Wisconsin, les orages sont moins évidents, mais toujours visibles. Ils sont maintenant non discrets et intégrés dans une structure nuageuse plus large.
Source de l'image : Penn State Department of Meteorology and Atmospheric ScienceOuvrir une nouvelle fenêtre (en anglais seulement)
L’imagerie radar de l’événement à CYUL du 11 juillet 2019 montre une ligne de grains se déplaçant sur l’est de l’Ontario et le sud du Québec. La longueur et l’étroitesse de la ligne ainsi que sa forte intensité sont également visibles dans la réflectivité capturée par les images.
Source de l'image : UCAR Archive
Tous les risques liés aux orages, à la grêle, aux microrafales et aux tornades, ainsi que le risque supplémentaire d’une perte importante d’espace aérien perméable rendant le déplacement d’un point A à un point B potentiellement dangereux ou impossible.
Gestionnaire de l'exploitation en service
L’impact d’une ligne de grains sur un aéroport est souvent prévisible, surtout lorsqu’elle est bien définie. Une ligne s’approchant de YYZ par le nord-ouest touchera d’abord BOXUM, puis NUBER et IMEBA, suivis de l’aéroport, puis RAGID et LINNG.
Contrôleur tour (aéroport principal)
Il peut être difficile de se préparer à des orages annoncés par des prévisions PROB dans la TAF. Dans ces cas, les gestionnaires de l'exploitation en service auront grandement besoin que les prévisionnistes leur donnent une vue d’ensemble afin de déterminer s’ils doivent procéder à des ajustements des procédures de contrôle.
Contrôleur tour (aéroport régional)
Si les conditions sont réunies pour des orages très vastes et intenses, des lignes de grains risquent de se former. Il peut s’agir, par ordre croissant d’importance, d’une ligne d’orages associée à un front froid se déplaçant rapidement, d’un système convectif à mésoéchelle ou d’un complexe convectif à mésoéchelle.
Ces circonstances retiendront toute l’attention des répartiteurs de la région et du pays, car le sommet des orages sera probablement au-dessus du FL500, ce qui signifie que les vols à haute altitude devront être réacheminés pour éviter une forte turbulence et même de la grêle éjectée par le sommet des nuages et projetée en aval. Les gestionnaires du débit de circulation aérienne au Canada et aux États-Unis porteront une attention particulière à ces conditions.
Les orages isolés, parfois appelés orages de masse d’air, se forment généralement dans le secteur chaud derrière un front chaud, avant que le front froid associé ne balaie la région. Les conditions chaudes et humides que l’on trouve dans ce secteur sont très instables et convectives, et il suffit d’un élément à microéchelle, comme une petite colline ou un coude dans une vallée fluviale, pour déclencher un orage isolé. Cette influence orographique mineure peut avoir une grande incidence, et les répercussions perturbatrices de ce type d’orage sur les opérations aériennes ne doivent pas être sous-estimées. Bien que sa durée et son étendue géographique soient plus courtes que celles d’autres phénomènes convectifs à mésoéchelle plus organisés, un orage de masse d’air peut toujours générer des phénomènes météorologiques violents.
Les observations en amont servent à évaluer les conditions météorologiques à venir, notamment les lignes de grains et les changements qu’elles occasionneront dans les vents avant et après ces lignes. Le facteur qui différencie ce phénomène des orages est la durée pendant laquelle les aéroports sont susceptibles d’être touchés en fonction de la trajectoire de la ligne. Pour le reste, les effets sont les mêmes.
Un autre indice très utile pour déterminer si une ligne de grains approche est la différence entre la vitesse sol et la vitesse indiquée des aéronefs en finale, par exemple sur les pistes 06L/R à CYUL :
Les lignes de grains sont très visibles sur les écrans radar ATC. Lorsque les contrôleurs voient une ligne d’orages (qui se déplace presque toujours du [nord]-ouest au [sud]-est à Montréal), ils l’analysent et se posent les questions suivantes :
Une fois cette analyse effectuée et un plan élaboré, les contrôleurs fourniront le meilleur service possible aux aéronefs compte tenu des répercussions possibles d’une situation orageuse. Les aéronefs seront réacheminés pour éviter les lignes de grains, si possible. Le réacheminement des aéronefs à l’écart des lignes de grains évite les déviations et permet aux contrôleurs de mieux planifier la circulation.
La différence entre un jour d’orage normal et un jour de ligne de grains est que la circulation peut être détournée pour éviter les lignes de grains avec plus de précision que les accumulations d’orages, qui sont plus imprévisibles. Lorsque les tempêtes survolent directement les aéroports principaux, il n’y a pas de différence. Il y aura des retards et des mises en attente.
Les lignes de grains sont l’un des phénomènes les plus difficiles à gérer pour les répartiteurs pendant la période d’activité convective. Les lignes de grains causent des retards et confèrent un élément d’imprévisibilité aux opérations des transporteurs aériens, qui peut se produire à n’importe quel moment du vol, que ce soit au départ, en route ou à l’arrivée.
L’intensité et la taille d’une ligne de grains constituent une dynamique essentielle. Une ligne de grains implique une ligne de conditions météorologiques intenses qui doit très probablement être contournée. Ainsi, un aéronef devra transporter considérablement plus de carburant pour parcourir de plus grandes distances. Tout cela entraîne des retards, des annulations, une augmentation évidente des coûts et un risque de déroutements vers des aéroports de dégagement. Dans le pire des cas, la ligne de grains sera vaste et ne laissera aucune ouverture, perturbant ainsi grandement les services. Les aéronefs à turbopropulseurs ont souvent plus de mal à faire face à ce type de conditions météorologiques en raison de leurs plafonds plus bas (les aéronefs à turbopropulseurs typiques ont une altitude maximale de 24 000 pi alors que les aéronefs à réaction ont tendance à voler à une altitude de croisière dans les niveaux supérieurs du FL300 et les niveaux inférieurs du FL400).
De nombreux produits sont utilisés pour identifier les lignes de grains, mais les outils utilisés sont communs aux orages. Souvent, les bureaux de prévisions météorologiques et les organes de presse publics créent un « buzz » sur les événements météorologiques potentiels qui précèdent généralement la formation d’une ligne de grains de 24 heures environ. Remarque :
Les produits graphiques ont tendance à être davantage utilisés.
Si les lignes de grains ont des effets semblables à ceux des orages, elles ont la particularité de s’étendre sur de vastes zones et, au lieu d’être un problème pour un ou deux aéroports, elles peuvent toucher plusieurs aéroports dans une vaste région, souvent simultanément, ce qui a des répercussions sur l’ensemble du système. Ces répercussions peuvent submerger les fournisseurs de SNA et entraînent souvent des retards importants avec des effets persistants pendant plusieurs jours. Les aéroports peuvent prévoir des taux d’arrivée réduits et mesurer le trafic (p. ex., APREQ), mais lorsque des régions plus importantes sont toutes touchées, il existe des options de TMI qui peuvent être utilisées pour mesurer le trafic de régions entières (p. ex., GS GDP).
Les pilotes de l’aviation générale prennent généralement connaissance d’une ligne de grains en consultant une GFA pour l’activité des fronts, combinée à des images radar lorsqu’elles sont disponibles, pour déterminer si la tempête sera discrète (cellule isolée) ou s’il s’agira d’une ligne solide. Lorsqu’il s’agit d’une ligne solide, aucun vol n’aura lieu à proximité ou en direction de la ligne. Si la tempête est discrète et que l’espacement entre les cellules orageuses est suffisant, il peut être possible de les traverser, en étant bien conscient des risques encourus (voir la section sur les orages pour plus de détails). C’est là qu’il devient crucial d’appeler un spécialiste FIC pour obtenir un exposé météorologique interprétatif, car il peut fournir ces informations. Lorsque les tempêtes sont liées à un front froid et que les conditions prévues sont similaires tout au long de la ligne de front, en particulier dans une masse d’air instable, il faut supposer qu’il y aura une ligne de grains le long du front. Le fait d’agir contrairement constituerait un grand danger. Les pilotes des vols VFR de l’aviation générale doivent toujours prendre en compte le risque et supposer une situation pire que ce qui est prévu. Il s’avère pratique que les tempêtes de front se déplacent et apparaissent à un rythme plus régulier et que le moment du vol peut donc être planifié avec plus de précision. Pour les autres tempêtes qui ne sont pas liées à une ligne de grains, la tâche est souvent plus difficile, car elles peuvent apparaître et disparaître avec moins de prévisibilité (voir la section sur les orages pour plus de détails).