Le
brouillard
Le
brouillard
Accidents, carambolages, des avions qui mettent toutes les peines du monde à atterrir ; la faute à une mauvaise visibilité que l’on appelle la brume ou le brouillard selon si la visibilité est plus ou moins bonne.
Vous prenez un nuage en altitude ( un stratus ), vous l’abaissez jusqu’au sol et vous obtenez du brouillard ( visibilité jusqu’à moins d’un km ) ou de la brume ( visibilité jusqu’à plus de 1 km ) ou même de banc de brouillard ( brouillard observable à distance en mer principalement, à ne pas confondre avec la nappe de brouillard qui est un brouillard se formant à l'intérieur des terres ).
Le
brouillard a une couleur blanchâtre dû au refroidissement de l’air ; le
brouillard se forme en général très rapidement mais se dissipe très
lentement ( le brouillard peut se dissiper en début d’après-midi
seulement !! ) .
Toutefois,
des conditions sont nécessaires à la formation du brouillard : une
humidité très importante et un vent qui ne souffle ni trop fort ( il
n’y a rien dans ce cas ) ni trop faible ( on obtient de la rosée ou du
givre si la température est inférieure à 0 °C ) .
Quelque fois, le brouillard peut produire un dépôt de glace : brouillard givrant ou frimas .
Nous en déduisons le bilan énergétique à la surface de la Terre :
K1 : flux
solaire incident transmis ;
K2 : flux
solaire incident réfléchi vers l'espace ;
I1 : flux
infrarouge émis par la surface ;
I2 : flux
infrarouge reçu par la surface ;
H : flux
de chaleur sensible (flux turbulent) ;
LE : flux
de chaleur latente (flux turbulent) ;
G : flux
de chaleur échangé avec le sous-sol ;
Rn : flux radiatif net.
Sur 24
heures, l'ensemble des flux radiatifs et des flux turbulents
s'équilibrent :
Rn = K1 + K2 + I1 + I2 = H + LE -
G
Ils
dépendent de la température et de l'humidité.
S'il y a transport de chaleur latente de l'atmosphère vers la surface,
alors LE est négatif et I1 = I2 : il y a alors formation de
gouttelettes d'eau pouvant aller jusqu'à donner du brouillard.
D’autre part, parmi les différents types de brouillard, certains ne se forment pas de la même façon .
Les différents brouillards que l'on peut rencontrer
Voici comment le brouillard d’advection se forme :
Ce
brouillard nécessite l’intervention d’une masse d’air chaude et humide
et d’un air frais et sec ; c’est donc un brouillard très tenace parce
que sa surface au sommet est très importante du fait de la condensation
.
Son épaisseur varie entre 100m et 1 km grandit lorsqu'il y a un
refroidissement au sommet de la couche.
La dissipation de ce brouillard est très lente puisqu’il faut un réchauffement de la surface froide (rupture de l'équilibre températures air/sol).
Comme
pour le brouillard d’advection, schématisant la formation de ce type de
brouillard présent dans les agglomérations urbaines :
Les
émissions de gaz dans les grandes villes ont tendance à crée un immense
brouillard ; en effet, en l’absence de vent, les gaz ont tendance a se
maintenir au sol à cause des particules d’eau ( humidité ) qui bloque
en partie le passage des gaz vers le ciel .
Les
quantités de gaz s’accumulent jusqu’à former un brouillard toxique qui
est le smog .
Le smog peut être confondu avec la brume sèche qui est la dispersion de poussières dans l'atmosphère donnant au ciel une couleur jaunâtre .
C’est le
brouillard que l’on retrouve le plus souvent en France ; la formation
de ce brouillard est simple comme en témoigne le schéma ci-dessous
:
Une
vitesse de vent quasiment nulle ( inférieure à 10 km / h ), un air très
humide et un ciel dégagé ou peu nuageux, tels sont les ingrédients pour
former un brouillard que l’on appelle plus précisément un brouillard de
rayonnement .
D'où
I1 + I2 < 0
K1 = K2 = 0
L'air
situé proche de la surface se refroidit par conduction pour atteindre
la température du point de rosée. Des gouttelettes d'eau se forment
donnant une fine pellicule de brouillard.
L'air continue de se refroidir, le nombre de gouttelettes d'eau
augmente épaississant le brouillard qui devient opaque au rayonnement
infrarouge ce qui implique
I1 + I2 = 0
Le sommet de la couche continue alors de se refroidir augmentant
l'épaisseur du brouillard.
Sa dissipation se fait par réchauffement dû aux rayons du soleil ou par
un renforcement du vent.
Le brouillard de rayonnement se forme plus généralement dans de grands espaces tels que les aéroports, les clairières, autoroutes, … bref c’est ce brouillard qui perturbe la circulation des avions et des voitures.
Le brouillard d’évaporation ou fumée de mer Arctique
C’est un
peu le contraire du brouillard d’advection ; il nécessite une surface
chaude et une masse d’air très froide ( il faut qu’il y ait une
différence de températures suffisantes entre le sol et l’air ), d’ou le
schéma suivant :
C'est une
masse d'air froid arrivant sur une surface liquide chaude.
Lorsque T<Te (eau), nous avons e<ew (Tair) <ew (Teau).
De l'évaporation se forme aboutissant à une augmentation de e et donc à avoir e=ew (T).
L'air devenant saturé, nous obtenons e=ew (T) <ew (Te) favorisant une condensation rapide.
Il y a alors formation de gouttelettes d'eau (en grande quantité lorsque T<<Te).
Un brouillard de faible épaisseur se forme alors principalement sur les lacs et rivières.
Le brouillard de détente se forme uniquement en montagne ou sur des collines comme le montre le schéma suivant :
Quand on arrive au sommet d’une montagne et que l’on voit pas la plaine située en contrebas, c’est qu’il y a du brouillard .
Du coup, on se demande qui a pu crée ce brouillard qui nous gâche une superbe vue ; il y a tout d’abord beaucoup d’humidité ( rien d’étonnant pour un brouillard ), une vitesse de vent quasi nulle mais surtout une pente plus ou moins douce : le vent poussant l’air humide, l’air humide va forcément rencontrer l’air froid en altitude et crée ainsi le brouillard de détente .
C'est donc une masse d'air humide et stable se refroidissant adiabatiquement le long d'une pente avec un vent moyen inférieur à 5 km / h. Si le vent moyen est supérieur à 5 km / h, il y a formation de Stratus.
Attention si le vent souffle très fort, on ne pourra avoir de brouillard mais une averse .
Un
brouillard qui se contente de très forts vents et d’une rencontre entre
un air chaud et humide et un air froid et humide est très rare dans la
région parisienne ;
Pourquoi
? voyons ensemble un schéma de la formation de ce brouillard :
De l'air
chaud et humide et d’air froid et humide entraînent’un vent soufflant
en tempête ( plus de 60 km / h ) .
C’est donc un brouillard dont la surface est très mince dont la visibilité est supérieure à 1 km.
Comment l’arrivée du brouillard est prévisible 24 heures à l’avance ?
Prévision amateur
A vrai
dire, la prévision du brouillard dépend vraiment du temps qu’il fait ;
Il ferait
du brouillard le lendemain si l’humidité relative atteint au moins les
85 % « par temps sec » et si le vent souffle faiblement ( inférieure à
15 km / h ) .
Quant à une prévision de plus de 24 heures à l’avance, il faut voir si
l’humidité relative reste au-delà de 85 % pendant plus de 24 heures ;
si une telle chose devrait arriver, alors il faudrait regarder la
vitesse du vent et la direction du vent pour voir si le brouillard se
dissipera plus ou moins rapidement ( voir prévision à trois jours )
.
Le brouillard est non seulement une véritable source de difficulté pour se déplacer, mais le brouillard facilite la transmission des maladies ( encore plus facilement que par temps de pluie ) car le brouillard forme un couvercle qui empêche les maladies de se diriger vers le ciel .
De plus,
les brouillards polluants provoquent des crises d’asthmes chez les
personnes sensibles .
Enfin, il suffit que le vent se lève et que la température grimpe pour que l’on ne parle plus de brouillard.
Prévision technique
Considérons une particule P située à 1000 hPa de température T=5°C et de rapport de mélange r = 4 g/Kg.
En
suivant la courbe de l'iso rw (même rapport de mélange saturant), nous
obtenons le rw de P, rw = 5,2 g/Kg d'air sec.
A 1000 hPa, le % HR(P) (pourcentage d'humidité relative de P) est alors
:
%HR (P) = [r(P) / rw(P)] * 100
AN :
%HR (P) = (4/5,2) * 100
%HR (P) = 76,9 %
La température prévue à 1000 hPa le lendemain à 04h est T= -2°C.
r(P) devient égal à 3,2 g/Kg.
La masse d'eau condensée près de la surface est alors 4-3,2 = 0,8 g/Kg.
La brume/ le brouillard peut se former entre 1000 hPa et 980 hPa, ce qui est infime (type brouillard de rayonnement) mais largement suffisant (masse d'eau condensée >0,5 g/Kg).
