Couche d’inversion

Encore quelques questions issues de la pilotlist
"La couche d'inversion c'est bien là où la température se met à augmenter avec l'altitude?
Et est-ce là qu'il y a toujours la séparation entre l'air brumeux au niveau du sol, et l'air clair au-dessus?
Quelles sont les conditions qui font qu'une telle couche d'inversion apparaît ?
Qu'est-ce qui fait que la température peut augmenter avec l'altitude? Un fort refroidissement du sol ?"

Petit résumé de la situation :
La source de chaleur principale de notre planète est le soleil.
L'air est un très bon isolant et donc, le soleil le réchauffe très peu directement. Par contre, les rayons du soleil, en frappant le sol, le réchauffent. Et ce réchauffement se transmet progressivement à l'atmosphère, par le bas. C'est pour cela que, dans la tropopause (en gros, en dessous de 12 km d'altitude) la température de l'air diminue avec l'altitude. En moyenne, de 2°C par 1000 ft. En moyenne…
Une inversion de température c'est une couche d'atmosphère où, justement, contrairement à cette moyenne, la température augmente avec l'altitude.

Une des premières raisons de la mise en place de cette inversion, c'est un refroidissement nocturne. Lors d'une nuit froide, le sol se refroidit plus vite que l'air. Ce refroidissement se transmet peu à peu à l'atmosphère. Dans la couche touchée par le phénomène, on a donc une inversion de température. C’est le cas que vous rencontrerez le plus souvent en aviation légère.

Une autre raison peu être un anticyclone. Dans ce cas, l'air est compressé au niveau du sol, un peu comme si vous appuyiez sur un ballon. On appelle cela de la « subsidence ». Or, de l'air qu'on compresse se réchauffe. Tout comme, à l'inverse de l'air qu'on détend se refroidi ; c’est ce qui explique les phénomènes de givrage dans le carburateur.
Dans ce cas, l’air se réchauffe par le haut, donc, assez souvent, il se forme souvent des couches d'inversions. A l'inverse du refroidissement nocturne, ces couches d'inversions peuvent être à toute altitude, et non pas seulement en partant du sol.

Troisième cas : si une masse d'air chaude se glisse au-dessus d'une masse d'air froide. Cas, typique, un front. Le phénomène est plus net sur les fronts chauds.
Cela arrive aussi lors des occlusions de type "cas d’école", pas très courant, à vrai dire. Là aussi, comme l'air chaud est rejeté en altitude une inversion se forme.

Oui, mais, concrètement, ça se traduit comment ?

Avec cette couche d’inversion, il se crée une séparation nette entre ce qui se passe en dessous et au-dessus. En effet, l’air froid du bas à tendance à descendre et reste plaqué au sol. Il entraîne l'humidité et les saletés. Celles-ci restent en bas, bloquées par l’inversion et donc, au-dessus l’air est franchement limpide.

On voit bien sur cette photos (de Patrice Godard), l'aspect flou de la couche inférieur. Et, même, une bande blanche au niveau de l'inversion. En quelque sorte, la lumière se reflète sur l'air humide inférieur. En tout cas, c'est ma meilleurs interprétation.



Il arrive parfois qu’on parle de couche d'inversion alors que météorologiquement, il n'y en a pas (ou plus). C'est quand on retrouve le même phénomène une zone brumeuse en dessus, une zone claire au-dessus.
C'est presque toujours le cas quand le cumulus sont en train de se former.















Pourtant, au sens propre du terme si le cumulus commencent à se former, c'est que l'inversion n'est plus là. Mais la ligne à laquelle se forment les cumulus est, elle-aussi, une limite nette.



On à l'impression que les cumulus flottent dessus. Ca se voit surtout avec de petits cumulus. S’ils sont petits le brassage entre les deux couches est faible et on voit nettement la différence. Les deux photos ci-dessus (de David Vignal) illustrent très bien ce phénomène.

Quand les cumulus grossissent, le brassage de l'air est vigoureux et les différences s'atténuent. Au-dessus de cumulus, ça reste limpide, mais, en dessous, l'humidité s'en va : elle alimente les cumulus. Et peu à peu, sous les cumulus ça s'éclaircit également jusqu'à devenir limpide, dans les beaux ciels de traîne.

Remarque, pour ceux qui aiment la précision. Par définition, il y a inversion seulement si la température décroît avec l'altitude. Mais en fait, l'atmosphère reste stable (une inversion est un air stable) quand la température décroît faiblement. C'est le cas si, par exemple, elle diminue, mais de moins de 2 °C par 1000 ft.
A vrai dire, si on veut savoir précisément si un air est stable ou pas, on utilise d'autres outils : des températures "potentielles" et des températures "pseudo-adiabatique du thermomètre mouillé". Mais, je n'ai aucune envie de vous faire 10 heures de cours pour vous apprendre à exploiter ces notions ! Surtout que vous ne les utiliserez jamais…