L'émagramme
Comment l'interpréter
Soyons clairs : sur cette page, on ne va parler que de l’interprétation de l’émagramme, et uniquement pour les thermiques. La plupart des émagrammes comprennent aussi des prévisions de vent (direction et intensité), ce qui au final nous donne en un seul graphique une assez bonne vision globale de la masse d’air. D’autre part, il n’est pas question d’expliquer ici ce qu’est la détente adiabatique ni la température du point de rosée et autres termes bien techniques… Tu trouveras de nombreuses ressources sur le net si certains points te titillent les neurones.
Par contre, je n’ai jamais rien trouvé de bien convaincant sur son interprétation, et je vais donc essayer d’y remédier.
Allons-y !
Vue Générale
Voilà la bête !
C’est donc un graphique avec en abscisse (sur l’axe horizontal) les températures en degré Celsius.
Et en ordonnées, on a l’altitude généralement exprimée en niveau de pression (hPa). Certains émagrammes sympas mettent aussi l’échelle en mètres, mais tu sais déjà que la correspondance pression/altitude est assez variable, mais bon, on est rarement à 100m près dans nos prévis météo… Moi qui suis un garçon sympa, j’ai mis les 2…
J’ai aussi ajouté le sol qu’on ne voit pas toujours, J’ai pris ici l’exemple d’un site à 1000m, soit à peu près 900hPa.
En rouge, tu as la courbe d’état. Elle indique la température de la masse d’air dans chaque couche de l’atmosphère. J’ai arrêté le graphique un peu au-dessus de la tropopause, vu que plus haut, ça nous intéresse moyen. Certains émagrammes représentent la totalité de l’atmosphère.
En bleu, la courbe de température du point de rosée. Elle est de rares fois remplacée par la courbe de température humide, ce qui ne facilite pas les choses !
Une dernière petite subtilité, c’est l’axe des températures. En à peu près 10000m, on va passer parfois de +30°C à -50°C, donc une grosse amplitude qui donnait un graphique très large et très penché sur la gauche. Comme le météorologue est un gros malin, il a incliné l’axe des températures à 45° (plus ou moins quelques degrés selon les graphiques), et appelé ça un émagramme oblique. En anglais, ça s’appelle Skew-T diagram, de skew qui veut dire incliné, T pour température, et diagram pour… diagramme.
Deux représentations de la même masse d’air : à gauche avec l’axe des températures vertical, à droite, avec un axe incliné : clairement, un dessin plus compact et lisible !
Bref… On va zoomer sur la partie qui nous intéresse.
Interprétation
Comment lire les températures ?
C’est moins compliqué qu’il n’y parait.
Disons que tu cherches la température au sol :
Tu te places donc à 1000m, tu regardes la courbe d’état à cette altitude, et tu descends à 45° jusqu’à la barre des abscisses. Dans notre exemple, il fait donc 14°C au sol.
Si tu veux connaitre la température à 3000m, tu procèdes de même, et tu obtiens -3°C.
Sans aller plus loin, tu as déjà une bonne idée de l’état de la masse d’air : avec un gradient de 17°C pour 2000m (8,5°C/1000m), ça va être fufu si il y a un peu de soleil…
Grosso modo, plus ta courbe est penchée à gauche, et plus c’est instable. Et d’un coup d’oeil, tu peux déjà voir une bonne couche de stabilité entre 3000 et 3500m.
Soyons un peu plus précis
On va essayer maintenant de modéliser notre thermique.
On a vu qu’il faisait 14°C au sol. Le thermique se déclenchera si l’air est réchauffé de 3°C, donc tu vas regarder ce qui se passe pour une particule d’air qui serait chauffée à 17°C.
Donc, tu pars de 17°C sur les abscisses, et tu montes à 45° jusqu’au niveau du sol. À ce moment, la particule d’air va perdre en s’élevant environ 1°C/100m. En fait, elle suit la courbe d’adiabatique sèche. Et comme tout est prévu, tu as des dessins des adiabatiques sèches (en général, en trait continu vert foncé).
Donc pour savoir ce que fait ta particule d’air, tu dessines à partir de ton point de départ une parallèle à cette adiabatique. Ce dessin croise la courbe d’état à 3000m, et c’est là que ton ascendance s’arrêtera.
Vraiment ? Non, pas exactement. Après tout, peut-être que ta particule va condenser à un moment ou un autre.
Condensation
Ta particule part du sol avec une certaine quantité d’humidité, exprimée ici par la température du point de rosée.
Le point de rosée est la température à laquelle il faudrait amener la particule pour qu’elle condense, à pression constante.
L’évolution de la température du point de rosée en fonction à l’altitude est donnée par la courbe iso-R (ou de rapport de mélange) en sépia pointillé, qui correspond à environ 0,2°C/100m.
Donc, ton thermique partant du sol a une température de point de rosée de 5°C. De ce point, tu traces une parallèle à la courbe iso-R, et lorsqu’elle croise la courbe de montée de ta particule d’air, il y a condensation !
Ici, la base de ton nuage est donc à 2500m.
Hauteur du nuage
Une fois que ta particule a condensé, elle va continuer à monter, mais elle ne perdra plus que 0,6°C/100m environ.
On t’a dit que tout était prévu, et à partir de ce point la particule va suivre la pseudo-adiabatique (aussi appelée adiabatique humide ou saturée). Elle est en pointillés vert foncé.
Et quand elle va croiser la courbe d’état, c’est la fin de la grimpette, le haut du nuage : dans notre exemple, à 3500m.
Petite parenthèse : 0,6°C/100m est une moyenne couramment utilisée. Le phénomène de compression adiabatique est beaucoup plus complexe que ça. Par contre la courbe de pseudo-adiabatique, elle, est exacte.
Bilan
Au final, tu as :
- Une instabilité bien marquée
- Un plaf à 2500m
- Des cums bien joufflus, mais bloqués à 3500m et qui ne risquent pas de dégénérer en congestus ou pire
Bref, une journée que tu qualifieras selon ton niveau de bien fufu, ou de délicate à gérer !
Quoi qu’il en soit, à 2500m, il fera à peine 2°C dans le thermique, et 0°C quand tu en sortiras. Donc si tu vas voler, pense à prendre tes gants, voire tes moufles ou tes manchons !
Quelques exemples
Thermique bleu
En suivant le point de rosée au sol le long de la courbe iso-R, tu ne croises pas la courbe d’ascendance du thermique.
Il n’y a pas condensation. Tu es en présence d’un thermique bleu qui va monter jusqu’à 3000m.
En même temps tu pouvais t’en douter sans même avoir à dessiner quoi que ce soit. Courbe d’état très penchée à gauche, donc grosse instabilité. Courbe du point de rosée très éloignée de la courbe d’état, donc masse d’air sèche. Autant de critères favorables à des thermiques bleus.
Autres nuages
À partir de 5000m, les courbes d’état et de point de rosée se touchent. Il y a donc formation de nuage (ici dans la couche alto).
NB : ce ne sont pas des nuages de convection, mais bien des nuages dus à l’humidité de la masse d’air dans cette couche de l’atmosphère.
Cumulonimbus
Après condensation, ta courbe suit la pseudo-adiabatique, mais ne rencontre la courbe d’état qu’à la tropopause.
Le nuage de convection prend sa base à 2500m et monte jusqu’à 10000m.
Tu es bien en présence d’un Cb !
Voilà pour l’interprétation. Tu trouveras ci-dessous les outils en ligne que j’utilise pour les émagrammes.
Et si tu veux en savoir un peu plus sur l’émagramme, rends-toi en toute fin de cette page pour aller plus loin.
Les outils en ligne (octobre 2020)
Windy
À ce jour (octobre 2020), le meilleur outil d’émagramme en ligne que j’ai trouvé est celui de Victor Berchet sur windy.com. D’une part, il est visuellement très simple à utiliser, l’interprétation est déjà faite, on peut le faire facilement défiler sur les différentes heures de la journée, et il est pour l’instant disponible dans 3 modèles de calcul : GFS, ECMWF, et ICON.
Pour l’utiliser, c’est un peu plus complexe, et ça ne fonctionne pas (encore) sur les apps mobiles :
- Va sur windy.com
- Va dans le menu et choisis « Installer un plugin Windy »
- Descends la liste et choisis « flyXC Soundings »
- L’émagramme va s’afficher pointé sur le centre de ta carte
- Fais un clic droit sur l’endroit de ta carte où tu veux afficher l’émagramme, et choisis « flyXC Soundings »
- Tu peux choisir ton modèle : GFS, ECMWF, et ICON
- Tu peux choisir la date et l’heure en cliquant dans la barre de progression.
Android
Sous Android, tu as l’application Skew-T qui est pas mal, mais pas beaucoup de modèles disponibles, et pas très intuitive au niveau de l’utilisation.
Meteociel
Sur meteociel.com, tu as accès à plusieurs émagrammes, mais sans interprétation :
- Barre latérale de gauche, modèles maille fine : Sondages Arome
- Barre latérale de gauche, modèles maille fine : Sondages WRF
- Barre latérale de gauche, modèles globaux : Sondages Arpège (jamais essayé)
- Barre latérale de gauche, modèles globaux : Sondages GFS
Velivole
Sur velivole.fr, tu as accès à plusieurs émagrammes, sans interprétation, mais avec de nombreux modèles :
- Choisis ton modèle
- Clique un point sur la carte
- Clique sur le menu « émagramme ».
Meteoblue
Sur meteoblue.com , il y a 3 émagrammes, mais réservés aux abonnés et sans interprétation.
Barre latérale de gauche, cliquer sur « Aviation », puis sur « Stüve »
Pour aller plus loin
Comment faire lorsqu’on n’a que la courbe de température humide (et pas celle du point de rosée)
Et oui, certains émagrammes proposent les données de point de rosée, et d’autres de température humide. Alors, comment déterminer le point de condensation ?
Quand on a la température du point de rosée, on a vu qu’on remontait le long de la courbe iso-R. Eh bien quand on a la température humide, on fait la même chose, mais en suivant la pseudo-adiabatique.
Et si tu as tout bien fait, tu dois arriver au même résultat ! Que tu partes de la température du point de rosée en suivant l’iso-R, ou de la température humide en suivant la pseudo-adiabatique, tu vas croiser la courbe de ton ascendance au même point.
Correspondance entre température du point de rosée (Td*) et température humide (Tw*)
Pour déterminer la Td si tu n’as que la Tw :
Tu remontes en suivant la pseudo-adiabatique jusqu’à croiser la courbe de l’ascendance, puis tu redescends en suivant l’iso-R.
Pour déterminer la Tw si tu n’as que la Td :
Tu remontes en suivant l’iso-R jusqu’à croiser la courbe de l’ascendance, puis tu redescends en suivant la pseudo-adiabatique.
Dans notre exemple ci-contre, notre air au sol à une Td de 5°C, et une Tw de 10°C.
* Td : d = dew-point (point de rosée)
* Tw : w = wet (humide)
Humidité relative
Tu as dû souvent l’entendre : l’humidité de la masse d’air est souvent exprimée en pourcentage. Mais à quoi ça correspond ?
La courbe iso-R est graduée en grammes (de vapeur d’eau) par kilogramme (d’air).
Au sol, il faudrait 11g de vapeur d’eau par kg pour que ta masse d’air condense. Si tu regardes la Td, tu vois qu’on n’en a que 6. L’humidité relative est de 6/11, soit environ 55%.
Si tu regardes ce qui se passe à 3000m, ton calcul te donne 3/4, soit 75% d’humidité.
À 5500m, les courbes se touchent, elles ont le même rapport de mélange (2g/kg), l’humidité est donc de 2/2 = 100%, et tu es dans le nuage ! (attention, c’est interdit)
Enfin, tu imagines bien que si tu n’avais ni la courbe de température du point de rosée, ni celle de température humide, mais que tu connaissais l’humidité relative de ta masse d’air, tu pourrais (facilement ?) en déduire tout le reste (Td, puis toute l’interprétation vue en première partie) !
13 commentaires
JMC · 4 novembre 2020 à 19:22
Excellent, d’une clarté absolue. Pourquoi les livres ne sont pas aussi clairs?
Febvre Christophe · 5 novembre 2020 à 19:58
Très clair, merci
reedsmith · 8 novembre 2020 à 18:13
Explications compréhensibles, c’est génial !
Merci Gilles !
Carl · 14 novembre 2020 à 14:42
La meilleure synthèse que j’ai trouvé sur le sujet! Juste ce qu’il faut et du coup, limpide!
Moralité: ne pas chercher à faire compliquer, c’est encore le mieux.
Christian PUISSANT · 31 octobre 2021 à 08:27
Bonjour
Votre dernière présentation de l’émagramme est l’un des deux ou trois documents les plus simples, les plus concis et de ce fait les plus clairs que j’ai pu consulter sur ce sujet.
Votre synthèse permet de bien utiliser l’émagramme, que la courbe représentant l’humidité soit celle des températures du point de rosée ou celle du thermomètre mouillé.
La qualité du texte et de vos illustrations participe aussi à la lisibilité du document.
Malgré votre avis, préciser simplement la différence et les relations existant entre les températures du point de rosée et du thermomètre mouillé me semble toutefois nécessaire pour éviter des blocages et des confusions, parfois dus à d’autres ouvrages de vulgarisation lacunaires ou imprécis, et faciliterait l’utilisation de l’émagramme.
Je vous communique le lien d’un document de 1955 qui me semble apporter ces informations de manière concise et sans complications inutiles :
Eléments de météorologie
Attention ce lien fonctionnant actuellement bien, est le seul élément qui permette de revenir à ce document.
( Aucun des mots clés suivant ne permet en effet malheureusement d’y revenir, du moins avec Google :
A. Deschamps et L. Dufour – SAO/NASA Astrophysics Data System (ADS) – harvard.edu/full – Title: Eléments de météorologie (en collaboration) – Journal: Ciel et Terre, Vol. 71, p. 315 – Bibliographic Code: 1955C&T….71..315 – Année de publication : 1955 ).
Si la description mathématique détaillée des grandeurs n’est peut-être pas nécessaire aux parapentistes, quoique … , les précisions données en quelques lignes par la page 330 du document mis en ligne, notamment, me semblent bien aider à mieux comprendre le tracé des deux principales lignes de l’émagramme :
« Les températures thermodynamiques du point de rosée et du thermomètre mouillé correspondent, toutes deux, à la saturation, à pression constante, d’une masse d’air. Mais dans le cas de T d ( température du point de rosée ) cette saturation se fait à pression partielle de la vapeur d’eau constante tandis que dans le cas de T w ( température du thermomètre mouillé ) cette saturation se fait par introduction de vapeur d’eau par évaporation , c’est à dire à pression partielle de vapeur d’eau croissante. Il en résulte que p v * ( T w ) > p v * ( T d ) , et, comme la pression de saturation ( p v * ) est une fonction croissante de la température, on en en déduit que T w > T d . »
Ne faudrait-il également pas préciser qu’il faut bien choisir l’heure de la journée ( heure souvent UTC ? ) dès que vous présentez les courbes de l’émagramme ?
Quoiqu’il en soit, merci pour le document dont vous nous permettez déjà de profiter.
Gilles · 31 octobre 2021 à 09:14
Bonjour, et merci pour ce commentaire enrichissant.
Le problème de l’émagramme, c’est qu’il est souvent peu légendé. Quelle est cette courbe bleue ? Point de rosée ? Température humide ? Est on en UTC, en heure locale ? Et le vent, en nœuds, en km/h ?
C’est tout l’intérêt d’outils de vulgarisation comme ceux proposés par Windy, par exemple.
Merci également pour ce lien, qui même s’il s’adresse aux férus de physique, vient enrichir ce document.
Olivier · 29 janvier 2022 à 10:46
Concernant l’outil d’émagramme de Windy, tu mentionnes en 2 un menu. De quel menu s’agit il ? Moi sur la carte à droite j’ai le choix entre les différentes options d’affichage : vent, précipitations, vagues, qualité de l’air etc…
Je ne vois pas l’option « installer un plug in Windy ». Peut être faut il être membre Premium ?!
Gilles · 29 janvier 2022 à 12:40
Tu as accès au menu par les 3 petites barres horizontales en haut à gauche de ta page windy…
Pascal · 16 août 2022 à 21:55
Sur Windy le plus simple pour faire apparaitre l’emagrame et de pointer le lieu qui interesse avec bouton droit sur windows et pointage long sur android il apparait le curseur que l’on peut dérouler et cliquer sur sondage
Salles · 1 octobre 2022 à 13:44
C’est hyper clair ! Merci beaucoup pour ce travail de défrichage
Christian HUBERT · 28 octobre 2022 à 22:18
Merci beaucoup pour ce commentaire concis didactique et clairement exposé sur la notion d’emagramme
François · 1 décembre 2022 à 01:30
Très clair à un détail près :
J’ai peut-être raté un épisode mais je lis : « Le thermique se déclenchera si l’air est réchauffé de 3°C »
Ah ? Heu… ça sort d’où ces 3°C ?
Merci
Gilles · 1 décembre 2022 à 18:18
C’est une valeur communément admise. Je ne saurais la justifier plus que ça, ni te dire si elle est exacte… Désolé.