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Turbulence en air clair

Légende

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Code METAR

N/A

Symbole météo

DANGERS

La turbulence peut provoquer des troubles physiologiques (fatigue, nausées, troubles de la vision, tensions), des problèmes de pilotage (mouvement de lacet, tangage et roulis dus à des accélérations irrégulières, changement de vitesse et accélérations verticales, décrochage et perte de contrôle), ainsi que des contraintes structurelles sur l’aéronef.

Introduction

Définition

Turbulence de cisaillement du vent en altitude (en général au-dessus du FL180) associée au courant-jet. Les vitesses instantanées du vent présentent des variations irrégulières qui provoquent des secousses, des montées et des descentes erratiques et des changements rapides qui peuvent se traduire par un gain ou une perte de vitesse importante.

Termes connexes

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Turbulence en air clair

Visualisation

Dissipation

La turbulence en air clair prend moins d’importance lorsque les vents du courant-jet s’affaiblissent ou lorsque le courant-jet devient plus zonal (lorsqu’il y a moins de crêtes et de creux à l’intérieur du courant-jet).

Durée

La turbulence en air clair est quelque peu irrégulière par nature et, par conséquent, si un pilote choisit de voler quelques milliers de pieds plus haut ou plus bas que l’endroit où il a ressenti de la turbulence ou des dizaines de miles plus loin de la zone de vents maximums, il peut se retrouver dans un écoulement d’air plus stable et limiter la turbulence qu’il rencontre.

Les conditions dans lesquelles la turbulence en air clair peut exister, puisqu’elles dépendent de caractéristiques à grande échelle, peuvent durer jusqu’à quelques jours. Cependant, la force de la turbulence peut fluctuer au cours de sa durée de vie.

En général, le courant-jet est plus fort pendant les mois d’hiver en raison de la plus grande différence de température entre les pôles et l’équateur. Lorsque le courant-jet est plus fort, les vents sont plus forts et les pilotes sont donc plus susceptibles de rencontrer de la turbulence en air clair en hiver. Des études récentes ont indiqué que les changements climatiques augmenteront probablement les occurrences et l’étendue de la turbulence en air clair à mesure que les températures extrêmes deviendront plus courantes de par le monde.

Comme vous le verrez dans les exemples, les PIREP de turbulence sont extrêmement utiles aux prévisionnistes pour confirmer une zone de turbulence présumée. On encourage les pilotes à émettre des PIREP afin de contribuer au maintien de la sécurité du système de navigation aérienne.

La gravité de la turbulence en air clair est quelque peu subjective, ce qui peut rendre difficile pour un prévisionniste la tâche de prévoir la gravité qui serait signalée par un aéronef traversant une zone de turbulence probable. Si un prévisionniste associe scientifiquement certaines valeurs de cisaillement du vent à de la turbulence modérée ou forte, il est évident que ces seuils ne seront pas perçus de la même manière par tous les aéronefs (les gros appareils sont généralement moins sensibles à la turbulence).

Lorsque de la turbulence en air clair est attendue, un SIGMET de forte turbulence est émis. Si le prévisionniste reçoit un PIREP confirmant l’emplacement de la turbulence en air clair, le SIGMET sera un SIGMET d’observation. Si le SIGMET est basé sur l’orientation du modèle et les indicateurs de l’imagerie satellitaire, le SIGMET sera émis en tant que SIGMET de prévision.

De la turbulence en air clair est souvent prévue à proximité du maximum d’un courant-jet. Les modèles surestiment généralement les régions de turbulence en air clair et les signatures satellitaires n’indiquent pas nécessairement la gravité de la CAT au sein de la masse d’air. Les prévisionnistes s’appuient grandement sur les PIREP pour valider les prévisions de turbulence en air clair, qui sont souvent indisponibles, puisque les pilotes veulent éviter la turbulence. Les SIGMET de prévision pour la turbulence en air clair sont examinés de près avant d’être transmis, car les météorologues savent que des SIGMET couvrant une vaste zone en altitude peuvent compromettre de nombreuses trajectoires de vol.

PRINCIPALES PRÉOCCUPATIONS

Turbulences, dommages à la cellule, risque de mal de l'air et de blessure pour les passagers à bord. 

Fournisseurs de services

Gestionnaire de l'exploitation en service

Augmentation de la charge de travail du contrôle de la circulation aérienne, qui devra produire des rapports de turbulence et rechercher des altitudes de dégagement.

Les conditions météorologiques dans l’espace aérien supérieur sont toujours données dans les exposés des surveillants, qui sont régulièrement présentés à tous les surveillants d’unité ATC et au gestionnaire de l'exploitation en service de l’ACC. Documents utilisés lors de ces exposés :

  • SIGMET, AIRMET et PIREP
  • GFA
  • Prévisions de turbulences canadiennes
  • Temps significatif dans les niveaux moyens
  • Temps significatif dans les niveaux supérieurs
  • Guide graphique des turbulences – AWC

L’unité nationale de gestion de la circulation (NTMU) ne prend aucune mesure particulière en cas de turbulence en air clair (CAT). Si la situation peut avoir une incidence sur les capacités d’attente, elle en parle avec les surveillants du secteur.

Pour les vols en route, aucune mesure n’est prise, si ce n’est que les surveillants de secteur doivent être informés de l’éventuelle nécessité d’accepter un surplus de circulation aérienne, par exemple sur les routes CAN.

  • La CAT peut entraîner une surcharge de travail dans ces secteurs. On en tiendrait compte lors de l’évaluation de l’éventuelle circulation supplémentaire par le biais des routes SWAP.
  • On la prendrait aussi en considération si l’on prévoyait de l’attente aux aéroports principaux et si elle risquait de nuire aux capacités d’attente dans ces secteurs.

FIC

Le personnel des FIC qui assure le service d’information de vol en route (FISE) doit être conscient des phénomènes en haute altitude susceptibles de produire des CAT pour assurer une veille météorologique efficace. Il doit notamment analyser la trajectoire des courants-jets, y compris les zones de variation importante de la vitesse du vent (les virages serrés peuvent produire des zones de turbulence de cisaillement importantes). Une fois cette analyse effectuée, le spécialiste FISE en route en informe le secteur de l’ACC concerné et demande des PIREP détaillés pour confirmer la présence (ou l’absence) de CAT. Plus tôt ces PIREP sont diffusés, plus les répartiteurs, les contrôleurs et le personnel ATM peuvent apporter les ajustements nécessaires à la gestion des routes pour assurer la sécurité des vols, et plus les météorologues du Centre météorologique aéronautique du Canada peuvent émettre des SIGMET d’observation si nécessaire.

Lorsque de forts vents de l’ouest soufflent sur les Rocheuses, les ondes de gravité peuvent se propager jusqu’à 350 milles (563 km) en aval et s’étendre jusqu’à l’espace aérien de la Saskatchewan. On pourrait alors s’attendre à la présence de nuages lenticulaires, mais une masse d’air sec et profond peut ne laisser à l’observateur aucun indice visuel quant à la présence ou à l’intensité de l’écoulement en altitude, jusqu’à ce qu’il y ait pénétration dans la zone de CAT.

C’est en étant conscient des caractéristiques synoptiques actives en amont et dans la zone de responsabilité, en portant attention à tous les SIGMET connexes, en examinant et en demandant les PIREP et en examinant l’imagerie satellitaire pour y voir des signes révélateurs des ondes orographiques en amont que le personnel des FSS peut détecter rapidement le développement potentiel de la CAT aux niveaux moyens.

La turbulence en air clair n’a pas souvent d’incidence sur les opérations quotidiennes en route à basse altitude. Lors de l’exposé météorologique quotidien, les contrôleurs sont conscients de la possibilité de CAT. Le contrôleur demandera aux pilotes les PIREP dans les zones de prévision et, en cas de turbulence, transmettra l’information aux autres aéronefs.

Les outils de choix pour la CAT sont les cartes des vents à haute altitude, les prévisions de turbulences, ainsi que les prévisions de courant-jet, puisque les limites latérales de ce dernier sont souvent associées à des zones de CAT.

Ces conditions météorologiques ont des répercussions importantes et se produisent presque quotidiennement dans l’espace aérien supérieur.

  • La CAT est généralement facile à communiquer, mais augmentent la charge de travail du contrôleur, qui doit transmettre les conditions de vol et les PIREP à l’équipage et répondre aux demandes de déviations de route. L’une des solutions consiste à diviser l’espace aérien en secteurs plus petits et de faire travailler davantage de contrôleurs. Les cas les plus graves peuvent appeler la fermeture de sections entières de l’espace aérien. Les altitudes plus calmes ne sont pas toujours disponibles, compte tenu de la circulation.
  • Bien que les prévisions soient utiles dans la phase de planification pour anticiper les opérations, le contrôleur ne modifiera pas la trajectoire d’un vol tant qu’il n’y aura pas de problème ou que le pilote ne le demandera pas. Les meilleurs renseignements proviennent des pilotes eux-mêmes.
  • L’incidence de la turbulence en air clair dépend de son étendue. Une petite zone de turbulence légère de 30 NM n’aura pratiquement aucune incidence sur les utilisateurs. Cependant, il n’est pas rare de voir des zones de turbulence beaucoup plus vastes (400 NM de long, 250 NM de large et 8 000 pieds de hauteur). Dans ce cas, la patience du pilote est de mise. Dans certains cas, les pilotes préfèrent descendre sous le FL280, malgré la consommation de carburant accrue, plutôt que de voler dans des conditions indésirables.

En l’absence d’une zone de CAT définie, il peut être difficile pour le contrôleur de déterminer les écarts d’altitude optimaux susceptibles d’améliorer les conditions de vol. C’est dans ces situations que les comptes rendus des pilotes deviennent essentiels. Grâce à ceux-ci, les utilisateurs peuvent être avertis en temps utile, et les trajectoires de vol, modifiées par un changement d’altitude ou d’itinéraire, dans la mesure du possible.

Utilisateurs

Il est important de tenir compte de la CAT dans la planification des vols par le répartiteur. En présence de ce phénomène, les priorités suivantes sont généralement respectées :

  • Sécurité – la priorité absolue consiste à éviter la CAT modérée ou forte
  • Confort des passagers
  • Économie

De nombreux produits de prévisions météorologiques servent à déterminer la présence éventuelle de CAT :

  • SIGMET et AIRMET
  • GFA
  • Prévisions de turbulences canadiennes
  • Temps significatif dans les niveaux moyens
  • Temps significatif dans les niveaux supérieurs
  • Guide graphique des turbulences
  • PIREP
  • Logiciel de planification de vol

On s’efforce d’éviter autant que possible la turbulence modérée ou forte, ce qui nécessite généralement de prendre les mesures suivantes :

  • Changements d’altitude vers des niveaux inférieurs (hausse de la consommation de carburant et des coûts).
  • Changements de route (peu fréquents, car la turbulence s’étend souvent sur une zone si vaste que cette mesure d’atténuation n’est pas pratique).
  • Souvent, la turbulence est inévitable en raison de son grand profil vertical. Dans ce cas, il faut s’appuyer sur les PIREP pour trouver les niveaux les plus « calmes ».
  • Peu importe les mesures d’atténuation prises, la charge de travail et l’emport de carburant augmentent.

Les PIREP sont importants lorsqu’il s’agit de trouver les niveaux de vol les plus calmes. Bien que les aéronefs évoluant dans une zone donnée de l’espace aérien puissent être nombreux, les PIREP ne sont pas toujours officiellement introduits dans le réseau de l’aviation générale. La collecte d’un ensemble de PIREP nécessite donc une recherche active. Il faut parfois faire appel à d’autres transporteurs ou à l’ATC, par exemple.

On observe souvent de la turbulence en air clair lors de la traversée d’un courant-jet. Comme dans le cas des ondes orographiques, le répartiteur est chargé d’informer les pilotes des zones de CAT connues. Les pilotes sont soumis à des restrictions opérationnelles pour entrer dans une zone de turbulence forte signalée.

Les aéronefs à turbopropulseur rencontrent rarement des turbulences de courant-jet, puisque ce dernier se trouve généralement à une altitude supérieure au plafond certifié. Il arrive – généralement dans les mois d’hiver – que l’on rencontre un courant-jet à basse altitude dans les niveaux de vol inférieurs.

  • Les changements d’altitude sont demandés principalement pour des raisons de sécurité, mais aussi par souci de confort des passagers.

Les prévisions de turbulence (niveaux de vol plus élevés), les SIGMET, ainsi que les comptes rendus des pilotes et de l’ATC sont des moyens pour les pilotes d’éviter les turbulences en air clair. Des valeurs de cisaillement élevées sur le logiciel de planification de vol du transporteur peuvent également indiquer la présence de turbulence. Les comptes rendus de turbulence sont utiles pour déterminer les meilleures altitudes permettant d’éviter les turbulences en air clair.

Les pilotes prennent les mesures suivantes en présence de CAT :

  • En cas de courants d’air extrêmes, des changements d’altitude importants peuvent survenir. Les mouvements de commande importants et soudains sont à éviter. Les mesures correctives visant à retrouver l’attitude souhaitée doivent être réfléchies et effectuées en douceur.
  • Les variations d’altitude sont probables en cas de forte turbulence et doivent être autorisées si la marge de franchissement du relief est suffisante. Il faut d’abord maîtriser l’assiette de l’aéronef, puis corriger la vitesse, l’altitude et le cap.

La turbulence fait partie des principaux aspects de la planification des vols auxquels les pilotes consacrent du temps pour les vols de passagers. À partir des renseignements publics disponibles, ils examinent les SIGMET, les PIREP et les cartes de temps significatif dans les niveaux supérieurs. En règle générale, ces références se concentrent sur les événements de forte intensité (turbulence modérée ou forte), bien que la planification tienne aussi compte des secousses légères ou modérées. Par ailleurs, la turbulence modérée ne figure pas toujours dans les cartes de temps significatif dans les niveaux supérieurs. Les transporteurs aériens proposent également d’autres produits (p. ex., WSI), qui seront pris en considération. Ces outils font partie des opérations quotidiennes, pour la planification des vols et en vol, mais varient d’un transporteur à l’autre. Un complément d’information sur ces outils suit.

  • Tout d’abord, il y a le système TAPS (Turbulence Auto-PIREP System). Les aéronefs qui en sont équipés mesurent l’accélération et envoient les données. Un taux de dissipation des tourbillons est calculé et comparé à une échelle, ce qui permet d’en déterminer la gravité. Ces données sont affichées sous forme d’événements sur une carte météorologique, détaillant également l’altitude, la température, la vitesse du vent et le type d’aéronef. Ensuite, le WSI dispose de son propre modèle de prévisions, qui produit notamment une prévision des turbulences. On obtient donc une coupe horizontale et une coupe verticale le long de la trajectoire de vol qui indiquent l’altitude, l’emplacement et l’intensité des turbulences prévues. Cet outil est le plus utile lorsqu’il s’agit de se projeter dans le temps. Les transporteurs publient également une carte de guidage de plan de vol (FPG), qui constitue généralement une source fiable pour les turbulences modérées. Les pilotes tiennent également compte de la hauteur de la tropopause. Le fait de voler à proximité de la tropopause ou à travers celle-ci génère habituellement des turbulences. S’ils constatent qu’ils voleront en palier près de la tropopause, ils peuvent envisager de modifier l’altitude s’ils rencontrent de la turbulence. Ils peuvent aussi envoyer à leurs répartiteurs des PIREP narratifs portant sur une zone de turbulence. Ces comptes rendus peuvent servir à planifier d’autres vols à une altitude différente. De plus, les répartiteurs transmettront cette information à leurs aéronefs évoluant dans la zone.

Pour un vol, les pilotes tiennent compte de toutes ces sources pour évaluer la turbulence, d’où cette longue énumération. Si une seule source suggère de la turbulence importante dans une zone, ils garderont cette information à l’esprit, sans nécessairement tout planifier en fonction de celle-ci. C’est lorsque plusieurs sources indiquent de la turbulence modérée ou forte dans une zone que les pilotes commencent à planifier de contourner la zone ou de voler à une altitude différente. En cas d’incertitude due à des disparités entre les sources, le répartiteur peut ajouter du carburant de secours pour pouvoir changer d’altitude afin d’éviter les turbulences signalées. Dans le cas d’un vol moyen-courrier ou long-courrier, il est possible que le répartiteur ait préparé le plan de vol six heures ou même plus avant le vol vers une zone où il y a un risque de turbulence. L’ajout de carburant de secours en cas de turbulence représente alors la meilleure mesure de planification de vol.

Dans le cas de la CAT causée par un courant-jet ou une onde orographique, les comptes rendus des autres pilotes sont la source la plus fiable pour pouvoir les éviter. Ces comptes rendus fournissent des données en direct dans une zone donnée et faciliteront le choix de la meilleure altitude pour voler.

La CAT de haute altitude générée par des cellules orageuses se trouve généralement en aval et à proximité ou au-dessus du sommet de l’enclume. À l’approche d’une cellule, les pilotes déterminent, à l’aide du radar de bord, la route qui présente le moins d’échos de précipitations, mais tiennent aussi compte des vents en altitude pour, idéalement, éviter de passer en aval de la cellule. Si l’aéronef s’écarte en amont, les pilotes évaluent leur altitude par rapport au sommet de l’enclume. Si l’aéronef est au-dessus de l’enclume et qu’il y a un sommet qui dépasse, alors il faut s’attendre à des turbulences en aval de la cellule. L’écoulement autour d’un tel sommet se compare à un vent soufflant au-dessus et autour d’une montagne. De petits nuages lenticulaires sont alors visibles. Si l’écoulement est laminaire, les conditions de vol peuvent ressembler à une zone d’onde orographique. L’option la plus sûre est de passer loin en aval, mais l’écoulement est plus susceptible d’être turbulent. La même stratégie d’atténuation peut s’appliquer si la zone s’annonce turbulente : voler à une vitesse qui donne la marge la plus sûre et boucler les ceintures de sécurité à titre préventif.