Température et altitude

Mouais, je l'ai vue à 19h56, mais il ne reste que celle de 20h55 sur Internet. Mais c'est pareil, heureusement.

Donc la meuf, elle annonce froidement sans sourciller de la neige à 1500 m et 13°C à 200 m, l'altitude de Grenoble ! Mais elle nous prend vraiment pour des lapereaux de l'année !

Vous trouvez ça crédible vous ? A la rigueur, pour ne pas faire peur aux gens qui partent au ski, les vacances débutent demain.

Si des conditions particulières peuvent toujours arriver, on peut quand même calculer ─et observer─ la variation de température en fonction de l'altitude dans une atmosphère "calme", autrement dit pas avec des vents bizarres et violents qui peuvent modifier pas mal de choses.

En particulier pour l'aviation, on a déterminé une atmosphère "standard" qui permet d'avoir un premier ordre de grandeur.

On notera diverses choses :

• Nous vivons dans le bas de la troposphère, chauffée par la chaleur de la Terre (le rayonnement solaire chauffe le sol qui présente une masse thermique bien plus élevée que l'air). Même si l’air chaud s’élève, la diminution de la pression avec l’altitude l'emporte largement (voir ci-après).
• Les avions de ligne volent à une dizaine de kilomètres d'altitude, à la tropopause, où la température est quasiment toujours la même, -55°C, il ne faut pas ouvrir les fenêtres... et c'est pour ça que vous voyez des cristaux de glace dans le hublot.
• Dans la stratosphère (entre 12 et 50 km d’altitude), la température augmente avec l’altitude car les UV agissent sur l'oxygène pour fabriquer de l’ozone, ce qui libère de la chaleur. À la stratopause la température atteint 0 à -3°C.
• Dans la mésosphère (jusqu’à 85 km environ), plus de génération de chaleur, la température se remet à décroître avec l’altitude jusqu’à –73 à -80 °C.
• Enfin, dans la thermosphère (jusqu’à 500 voire 800 km), le rayonnement solaire chauffe ce qui reste d'air, et la température remonte en flèche, de 300°C à 1600°C. Mais pas à l'ombre, évidemment. Les astronautes en EVA (activité extra-véhiculaire) voient des variations de température énormes, ce qui n'est pas commode dans les scaphandres.

Le calcul de la variation de température et de pression de l'air en fonction de l'altitude est une vraie plaie. Cela se fait avec un modèle dit "isentropique", c'est-à-dire sans variation d'entropie, ou plus simplement avec une atmosphère adiabatique, sans échange de chaleur, mais bon, cela marche modérément. Va falloir réviser la thermodynamique si c'est du chinois pour vous.

Dans le principe, voilà ce qu'on calcule :

1. On part de la loi des gaz parfait et de l'équilibre hydrostatique, et il faut supposer une température uniforme pour obtenir la pression en fonction de l'altitude. Maintenant, il faut faire varier la température...
2. On se rend compte que ce n'est pas simple, on a un équilibre radiatif (émission et absorption) et un mouvement d'air qui transporte verticalement la chaleur...
3. On suppose alors une variation linéaire de la température avec l'altitude... et d'autres hypothèses, et ça devient très vite compliqué.

En version courte, voilà ce qu'on obtient :

• Avec une atmosphère adiabatique, on obtient une diminution de 10°C pour 1000 mètres de dénivelé, valeur un peu trop élevée.
• Pour l'aviation, la valeur admise est de 6.5°C pour 1000 mètres.

Pour le cas particulier des prévisions du 9 au soir pour le lendemain, samedi 10 Février 2024, cette fin de semaine-là, on se prenait des températures élevées avec un vent chaud qui vient du sud (foehn). Alors de la neige semblait déjà un poil optimiste.

Mais 13°C à Grenoble, 200 m, cela mène l'isotherme 0°C à au moins 2200 m (200+2000*13/6.5) suivant la valeur de l'aviation civile, et perso, j'utilise 1°C tous les 200 m en sachant que c'est un peu optimiste, ce qui me fait du 2600 m pour 13°C afin d'avoir un premier ordre de grandeur.

Alors qui a raison ?

Il fait chaud, pour un mois de février à Grenoble, et encore, ce n'est pas la température en ville, mais en banlieue. 12°C pour 13°C annoncé, pas mal. On voit nettement l'arrivée d'un front froid, après le coucher du soleil, le soir. Pas en journée comme annoncé. Et remarquez la température de la nuit précédente. Eh oui. 8°C, c'est vraiment le mini.

On voit très bien la Croix de Chamrousse depuis Grenoble, c'est le plus haut point de la station, située à 2244 m. Et paf ! Ça tombe bien, l'isotherme 0°C n'est pas loin, et toute la journée encore... A 1730 m (à Chamrousse) il faisait 5 degrés de plus, soit 2.5°C.

Résumons, à 15h :

• à 218 m : 12°C
• à 1730 m : 2.5°C ⇒ 6.3°C/1000 m
• à 2240 m : -2°C ⇒ 8.8°C/1000 m

Finalement, la valeur de l'aviation civile est correcte... et il ne risque pas de neiger à 1500 m. Elle m'énerve, mon Dieu qu'elle m'énerve !

En soirée, un front froid arrive, on voit la température se casser la figure, et il commence à neiger. Enfin !

En pratique, on voit la limite pluie-neige sur les montagnes aux alentours dont on connait l'altitude. On vérifie régulièrement l'ordre de grandeur d'un degré pour 200 m de dénivellé en première approximation.