Vent en altitude et cisaillement

Une fois en l’air, le pilote quitte la couche de surface. Le vent qu’il rencontre à 500 ou 1 500 m au-dessus du décollage n’a plus grand-chose à voir avec le vent 10 m : il est plus fort, souvent d’une autre direction, et c’est lui qui décide si le vol reste un vol ou devient une dérive. Le catalogue le décrit avec wind_850, wind_700, lee_wind et vector_shear. shear_850 reste lisible par un texte libre, mais plus aucun preset ne s’en sert.

Niveaux et altitudes

Le modèle fournit le vent sur des niveaux de pression, pas à des hauteurs fixes. En atmosphère type, 850 hPa est à 1 457 m et 700 hPa à 3 012 m, au-dessus du niveau de la mer S53. Open-Meteo rappelle de ne pas confondre ces altitudes avec des hauteurs au-dessus du sol et fournit geopotential_height_*hPa pour l’altitude exacte du jour S4. Détail dans Modèles et données.

Pour un site de plaine, « 850 hPa » est donc un vent à environ 1 200–1 400 m au-dessus du décollage, et « 700 hPa » un vent à environ 2 800 m : les deux hauteurs qu’un pilote de cross traverse chaque jour. Pour un site de montagne, ces niveaux peuvent être au sol, ou sous le sol.

Plancher relatif

Pour un décollage à 1 800 m, le niveau 850 hPa (1 450 m) est sous le sol. Le modèle fournit tout de même une valeur, extrapolée sous la surface de la maille, qui ne décrit aucun vent réel. Juger un critère sur cette valeur, c’est juger du bruit.

Sciron applique une règle de plancher relatif : la hauteur lue est la plus haute des deux entre le niveau de pression et une hauteur minimale au-dessus du site.

Le vent à cette hauteur est interpolé dans le profil vertical du sondage (niveaux de surface, 20 à 200 m au-dessus du sol, et niveaux de pression), par composantes u / v pour que la direction soit interpolée correctement.

Exemples :

• Site à 300 m. Le 850 hPa est à 1 450 m, soit site + 1 150 m, au-dessus du plancher de 500 m : on lit le vent à 1 450 m, rien ne change.
• Site à 1 800 m. Le 850 hPa est à 1 450 m, sous le site : on lit le vent à 1 800 + 500 = 2 300 m. Le 700 hPa est à 3 010 m, soit site + 1 210 m, sous le plancher de 1 500 m : on lit le vent à 1 800 + 1 500 = 3 300 m.
• Site à 1 100 m. Le 850 hPa est à site + 350 m, sous le plancher : on lit à 1 600 m. Le 700 hPa est à site + 1 910 m, au-dessus du plancher : on le lit tel quel.

Les seuils des profils ne changent pas : en plaine, le critère lit exactement la même valeur qu’avant ; en montagne, il lit un vent qui existe. Quand le sondage n’est pas disponible (anciens relevés sans niveaux de pression), le moteur retombe sur la valeur brute du niveau, comme avant.

Vent vers 1 500 m et vers 3 000 m

Définition

wind_850 : vitesse du vent à la hauteur plancher du 850 hPa, en km/h, instantanée. wind_700 : idem pour le 700 hPa. Les libellés du catalogue disent « vent vers 1 500 m (au moins 500 m au-dessus du site) » et « vent vers 3 000 m (au moins 1 500 m au-dessus du site) ».

Mécanisme

Trois effets, qui s’additionnent.

1. Pénétration sans échappatoire. Le calcul de Le parapente comme système de mesure s’applique, mais en altitude on ne peut pas se poser pour attendre. À 30–35 km/h de vent, soit la vitesse bras hauts, le pilote qui lutte face au vent fait du surplace et descend ; celui qui se laisse porter dérive vers le relief sous le vent.

2. Ondes et rotors. Quand un flux stable traverse une crête, il se met à osciller en aval : c’est l’onde de relief. Sous les crêtes de l’onde, près du niveau de la crête, se forment des rotors, tourbillons d’axe horizontal où l’écoulement s’arrête et s’inverse S37. Les repères aéronautiques :

• La FAA classe comme « fort » un vent de 20 nœuds (37 km/h) ou plus au niveau des crêtes et annonce alors « une turbulence modérée ou plus, de forts courants ascendants et descendants, et des zones de rotor et de cisaillement très fortes » pour tout aéronef volant bas en montagne ; le rotor est « une zone de cisaillement et de turbulence potentiellement sévères à extrêmes » S36.
• SKYbrary donne les trois ingrédients de l’onde : vent à moins de 30° de la perpendiculaire à la crête sans changement de direction sur une grande épaisseur, plus de 15 nœuds (28 km/h) à la crête et croissant avec l’altitude, et une inversion juste au-dessus du relief S37.

Ces chiffres s’appliquent au vent à la hauteur des crêtes, c’est-à-dire au vent 500 à 1 500 m au-dessus d’un décollage de montagne : exactement ce que lisent wind_850 et wind_700 après plancher relatif.

3. Cisaillement qui casse les thermiques. Un thermique est une colonne d’air qui monte dans un environnement qui, lui, avance. Si le vent augmente vite avec la hauteur, la colonne est inclinée puis déchirée. Le circulaire FAA « Soaring Weather » fixe le seuil : « un cisaillement supérieur à 3 nœuds par 1 000 pieds déforme les thermiques au point de les rendre difficiles à exploiter » ; les thermiques forts résistent mieux, les faibles « sont mis en lambeaux » S35. Le programme de prévision de vol à voile de la NOAA retient 2 nœuds par 1 000 pieds S41 ; meteoblue, 2 km/h par 100 m S55. En unités métriques, 3 kt/1 000 ft ≈ 1,8 km/h par 100 m.

Appliqué entre 10 m et le 850 hPa au-dessus d’un site de plaine (environ 1 300 m d’épaisseur) : un écart de vent de 25 km/h donne 25 / 13 ≈ 1,9 km/h par 100 m, juste au seuil. Un vent 850 hPa à 30 km/h avec 5 km/h au sol dépasse donc le seuil de la FAA, ce qui correspond au blocage du profil crosseur.

Dérivation des seuils

Les bornes bloquantes des profils (20 à 40 km/h) encadrent les 15–20 nœuds (28–37 km/h) de la littérature aéronautique S36 S37 :

• sous 28 km/h (thermique local 20, biplace 25) : pas d’onde ni de rotor significatif, cisaillement sous le seuil FAA ;
• 28 à 37 km/h (crosseur 30, cross engagé 35) : onde possible si le relief et la stabilité s’y prêtent, cisaillement au seuil, pénétration réduite ; acceptable pour un pilote qui sait lire le relief ;
• au-delà de 37 km/h (treuil 40, alerte soaring 45) : « fort » au sens de la FAA ; le treuil l’accepte parce qu’en plaine il n’y a pas de relief pour faire des rotors et qu’un cross se fait vent arrière ; le soaring l’accepte en alerte parce que le vol de pente se fait au sol, dans la couche que le vent d’altitude n’atteint pas toujours.

Le profil débutant ne bloque pas sur le vent d’altitude (alerte à 26 km/h) parce que son vent de surface est déjà limité à 18 km/h et qu’il ne monte pas.

Le minimum du profil treuil (alerte sous 9 km/h) est d’une autre nature : ce n’est pas un critère de sécurité mais de performance. En plaine, un cross se fait vent arrière ; sans vent porteur à 1 500 m, le pilote largué n’ira pas loin.

Réglage par profil

Limites

• Donnée absente. Quand un bloquant n’a pas de valeur, le moteur rend l’heure incertaine (evaluateNumeric renvoie manquant). La spécification des presets écrit « absent : ignoré » ; c’est un écart entre le document et le code, consigné dans Limites et propositions.
• Orientation. wind_850 et wind_700 jugent la force seulement. Le vent de dos par rapport au secteur publié est le critère lee_wind.
• Maille. Un vent de 2,5 km de maille à 1 500 m est représentatif ; les canalisations de vallée et les effets de col ne le sont pas.

Ce que Sciron calcule

• windAloftReference (src/lib/forecast/sounding.ts) : hauteur plancher et vent interpolé par interpolateWindAtAltitude.
• buildDayHourDecisions (src/lib/forecast/dossier.ts) : calcule les deux références quand le sondage et l’altitude du site existent, et les passe à evaluateHourStrategy.
• evaluateRule, cas wind_850 et wind_700 (src/lib/forecast/strategy.ts) : lit la référence si elle existe, sinon hour.windSpeed850 / hour.windSpeed700 ; le détail affiché mentionne la hauteur lue.

Vent de dos

Définition

lee_wind : écart angulaire entre le vent lu au plancher de wind_850 (site + 500 m au minimum) et le secteur publié. 0° si ce vent est dans le secteur, sinon la distance au bord le plus proche des cases de parseSectors.

Mécanisme

Le piège le plus fréquent en montagne : brise de pente dans l’axe au sol, vent météo opposé au-dessus de la crête. Le pilote décolle face à la brise et entre dans le rotor en montant. La FAA situe le rotor sous le vent dès 20 kt à la crête S36. Le critère de secteur ne contrôle que le sol.

Règle retenue

Au-delà de 90° et de 20 km/h : alerte. Au-delà de 90° et de 30 km/h : bloquant, pour tous les profils. Sous 5 km/h, sans secteur ou sans vent d’altitude : ignoré, pour ne pas rendre l’heure incertaine faute de face connue.

Ce que Sciron calcule

assessLeeWind (src/lib/forecast/aloft-criteria.ts), appelé par le cas lee_wind de evaluateRule. La référence de vent est windAloft.low, la même que wind_850.

Cisaillement vectoriel

Définition

vector_shear : |V2 − V1| / Δz, en km/h par 100 m. Deux couches : 10 m → site + 500 m, puis site + 500 m → site + 1 500 m. La plus forte compte.

Mécanisme

Le seuil de 1,8 km/h par 100 m est la conversion des 3 kt / 1 000 ft de la FAA S35, déjà cités plus haut. Le vecteur combine le changement de force et le changement de direction.

Règle retenue

Alerte dès 1,8 km/h par 100 m, pour tous les profils. Au-delà de 3 : bloquant pour thermique local, crosseur et cross engagé. Sans sondage exploitable : ignoré. Le rapport flottabilité / cisaillement (B/S) n’est pas calculé : il attend une estimation de w* (Limites et propositions).

Ce que Sciron calcule

vectorShearPer100m (src/lib/forecast/aloft-criteria.ts) interpole les trois altitudes avec windToUv et interpolateWindAtAltitude. Le cas vector_shear de evaluateRule compare le résultat aux bornes du profil.

Écart de direction sol / altitude

Définition

shear_850 : le plus petit angle, de 0 à 180°, entre la direction du vent 10 m et la direction du vent à la hauteur de wind_850. En degrés. Aucun preset ne pose plus cette clé : le cisaillement des profils est vector_shear, et le vent opposé à la face est lee_wind. La clé reste au catalogue pour un texte qui en parle encore.

Mécanisme

Un écart de direction entre le sol et l’altitude signale l’un de ces trois cas :

1. Une brise sous un vent météo. Le vent de surface sur une pente ensoleillée est la brise de pente, qui remonte la pente quelle que soit la direction du vent général S38. Le pilote voit une manche à air dans l’axe, décolle, et rencontre au-dessus de la crête le vent météo, parfois de dos. C’est le piège classique ; la FFVL demande d’analyser la « conjonction vent météo et brises » S33. Un écart de 90 à 180° avec un vent d’altitude soutenu décrit exactement ce piège.
2. Un cisaillement directionnel qui déchire les thermiques. Les thermiques « s’inclinent dans un vent régulier et peuvent être très déformés en présence de cisaillement vertical » S40 ; un changement de direction avec la hauteur les cisaille autant qu’un changement de force S54.
3. Une rotation frontale. Le vent qui tourne avec l’altitude (dans le sens horaire dans l’hémisphère nord) signale une advection d’air chaud et un front chaud qui approche ; dans le sens inverse, de l’air froid. Un écart de 45° ou plus est souvent le signe d’un changement de masse d’air dans la journée.

Dérivation des seuils

Les seuils 45°, 60° et 90° sont des repères angulaires, pas des valeurs tirées d’une source : 45° est la rotation de direction qu’une rafale peut imposer S2 et le demi-angle d’un secteur de site généreux ; 90° est le vent de travers, limite au-delà de laquelle le vent d’altitude est de dos. Le soaring tolère 90° parce qu’il reste dans la couche de surface ; les profils thermiques, qui montent dans la couche cisaillée, alertent dès 45–60°.

Réglage par profil

Aucun preset ne règle shear_850. Un texte libre peut encore poser une alerte ou un bloquant sur cet angle.

Limites

• Un angle sans module. Un écart de 120° entre un vent de surface de 3 km/h et un vent d’altitude de 8 km/h ne veut rien dire ; le même écart avec 35 km/h en altitude est un rotor. Sous 5 km/h, la direction du vent n’est pas définie physiquement S32. Le critère ne pondère pas par la force.
• La grandeur physique est un vecteur. C’est vector_shear. Le rapport flottabilité / cisaillement (B/S) du RASP va plus loin : sous 5, les thermiques sont trop morcelés pour un planeur ; au-dessus de 10, le cisaillement ne gêne pas S46. B/S reste une proposition, parce qu’il attend w* (Limites et propositions).
• La face du site n’entre pas dans cet angle. Elle est lue par lee_wind.

Ce que Sciron calcule

evaluateRule, cas shear_850 (src/lib/forecast/strategy.ts) : smallestAngleDeg(hour.windDirection10m, direction de référence), où la direction de référence est celle du plancher relatif quand elle existe, sinon hour.windDirection850.