Gel (phénomène météorologique)

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Le gel, souvent utilisé comme synonyme de gelée, désigne tout abaissement de la température de l'air d'une valeur supérieure à une valeur inférieure ou égale à 0 °C à un moment déterminé et sur une région donnée. Les productions agricoles, les transports, la tenue vestimentaire et bien d'autres domaines risquent d'être affectées par le gel à certaines époques de l'année. L'apparition de celle-ci se traduit par la transformation de l'eau liquide en glace.

Formation[modifier | modifier le code]

Le gel est un événement météorologique dont l'extension sur une région donnée et à une époque déterminée de l'année a trois causes possibles[1] :

  • Advection d'air froid : se produisant en hiver, une masse d'air sous le point de congélation envahit la région. Ce gel d'advection donne la gelée noire lorsque la végétation que le vent endommage prend un aspect noirci ;
  • Rayonnement : fréquent surtout au printemps et en automne, il est lié au refroidissement du sol qui se produit par ciel dégagé et vents calmes ou faibles la nuit. Le gel de rayonnement est grand producteur de gelée blanche alors que la vapeur d'eau contenue dans l'air se dépose sur les objets ;
  • Évaporation : l'eau d'un sol humide surmonté d'un air relativement sec s'évapore dans ce dernier. Cette transformation nécessite de l'énergie qui sera fournie par l'air sec et ce dernier se refroidira.

Gel à la station versus au sol[modifier | modifier le code]

Dans le cas d'advection d'air froid, la température de la masse d'air est assez uniforme dans les premières dizaines de mètres au-dessus du sol et la température mesurée à la station météorologique (environ à 1 mètre à 1,5 mètre du sol) est représentative de ce qui se passe au sol. S'il a gel à la station, il y a donc gel au sol.

Par contre, dans les cas radiatifs et d'évaporation, la température varie rapidement entre le sol et la niveau des instruments de la station. La perte de chaleur est plus importante près du sol et donc la température peut atteindre le point de congélation au sol bien avant que le thermomètre n'indique 0 °C à la station. En général, il peut y avoir du gel au sol dans les cas radiatifs dès que la température à la station est de 4 °C.

Jour de gel[modifier | modifier le code]

En climatologie, un jour de gel désigne une journée dont la température minimale est en dessous de 0 °C ou 32 °F[2],[3].

L’indicateur « nombre de jours de gel » présente l’évolution du nombre de jours de gel en France métropolitaine depuis le début des années 1950. Certaines régions ne connaissent que très peu de jours de gel par an en moyenne, c'est le cas notamment des régions côtières (Manche, Atlantique, Méditerranée), alors que d'autres connaissent plus de 100 jours de gel par an en moyenne, c'est le cas des massifs montagneux[4].

Intensité[modifier | modifier le code]

L'intensité du gel est défini ainsi par rapport à son effet sur les plantes :

  • Gel léger : 0 à −1 °C[5] ;
  • Gel meurtrier : moins de −1 °C sur une période prolongée[6] ;

et le sol :

  • Gel de surface : 0 à −6,5 °C ;
  • Gel peu profond : −6.6 à −11,5 °C ;
  • Gel profond : moins de −11,5 °C.

Enjeux[modifier | modifier le code]

Parmi les enjeux liés à la prévision, la maitrise ou la connaissance du phénomènes figurent :

Enjeux de sécurité

Le gel va permettre l'accumulation de verglas en cas de pluie ce qui est source d'accident.

Enjeux pour les infrastructures

Certaines routes sont "hors-gel" et d'autres non, les réseaux électrique et lignes à haute-tension peuvent être dégradées par les stalactites et amas de glaces qui peuvent s'y accrocher dans certaines circonstances météorologiques.

Enjeux environnementaux

Un gel brutal ou des gelées anormalement précoces ou tardives peuvent tuer un grand nombre de plantes, arbres et animaux, et contribuer à des crues de fontes des neiges suivies de sécheresses estivales et une modification du régime des eaux préjudiciable à certaines espèces aquatiques[7]. Des techniques de minimisation des effets du gel de radiation et d'évaporation sur les plantes existent et reposent sur la pose de brise-vent en amont d'un champ et la diminution active des pertes de chaleur dans le voisinage immédiat des cultures (écrans en couverture, aspersion et brouillards artificiels, chauffage localisé, brassage vers le sol de l'air situé dans la couche d'inversion de température, etc.)[2].

Enjeux de transport

Le gel peut aussi jouer un rôle utilitaire et permettre à des véhicules de rouler sur des sols forestier sans trop les endommager (ainsi au Canada est-il depuis 1981 interdit d'utiliser une catégorie de pistes forestières administrativement nommées « chemins sans mise en forme » et autrefois dites « chemins d'hiver » ou « chemins temporaires » [8] si le sol n'est pas gelé au moins sur 35 cm, ceci afin de protéger les sols humides ou limoneux particulièrement vulnérables au tassement et à l'érosion[9] ;

Enjeux d'aménagement dans les zones de pergélisol

Si le pergélisol fond, les routes, piste atterrissage[10], voies ferrées, remblais posés sur le pergélisol[11] ou déblais creusés dans ce même pergélisol et habitations construites sans fondations peuvent rapidement et dangereusement se dégrader, principalement en Sibérie ou dans le Nunavik (où dans la perspective du dérèglement climatique le pergélisol fait l'objet d'un suivi et de cartographies[12]), ainsi que dans les alpes[13].

Concepts reliés[modifier | modifier le code]

Le point de givrage de l'air est la température à laquelle, tout en gardant inchangées les conditions barométriques courantes, l'air devient saturé de vapeur d'eau par rapport à la glace (humidité relative de 100 %). Il est donc l'équivalent du point de rosée pour la condensation de la vapeur d'eau directement en cristaux de glace, et non en micro-gouttelettes, lors de conditions de gel. C'est le phénomène de déposition, qui survient lorsque le point de givre est atteint, qui créé la gelée blanche et le brouillard glacé[14].

Le givre, un autre sens de gelée, est une vapeur d'eau qui se dépose sous forme solide sur une surface plus froide que l'air ambiant et dont la température est inférieure au point de congélation. On parle de gel meurtrier lorsque la gelée peut mettre fin à la croissance des plantes.

Le dégel est l'inverse du gel, soit une augmentation de la température au-dessus du point de congélation.

Sources[modifier | modifier le code]

  1. « Gelée », Glossaire de la météorologie, sur Météo-France (consulté le 2 octobre 2014)
  2. a et b « Gel », Glossaire de la météorologie, sur Météo-France (consulté le 2 octobre 2014)
  3. « Nombre de jours de gel », sur Observatoire National sur les Effets du Réchauffement Climatique (consulté le 2 octobre 2014)
  4. « Jours de gel annuels », sur Météo Expres (consulté le 2 octobre 2014)
  5. (en) « Light freeze », sur AMS (consulté le 3 octobre 2014)
  6. (en) « Killing frost », sur AMS (consulté le 3 octobre 2014)
  7. (en) J. Richard Janowicz, « Streamflow responses and trends between permafrost and glacierized regimes in northwestern Canada », International Union of Geodesy and Geophysics General Assembly, International Association of Hydrological Sciences, vol. 346,‎ 2011, p. 9-14 (ISSN 0144-7815)
  8. Québec, Ministère des ressources naturelles et de la faune du Québec, Conséquences des modalités proposées pour le futur règlement sur l’aménagement durable des forêts, Direction de l’environnement et de la protection des forêts,‎ 2010 (lire en ligne [PDF]), p. 84
  9. Règlement sur les normes d’intervention dans les forêts du domaine public, R.R.Q. 1981, c. F-4.1, r. 7, art. 1 [RNI].
  10. I. Beaulac, G. Doré, G. Grondin et A. Guimond, Impacts de la fonte du pergélisol et adaptations des infrastructures de transport routier et aérien au Nunavik, coll. « Dissertation doctorale, Université Laval »,‎ 2006 (lire en ligne [PDF])
  11. Y. Chataigner, Modélisation du transfert thermique dans un remblai sur pergélisol et élaborations de stratégies pour faire face aux changements climatiques, coll. « Dissertation doctorale, Université Laval »,‎ 2008 (lire en ligne [PDF])
  12. M. Allard, F. Calmels, D. Fortier, C. Laurent et L’Hérault, Cartographie des conditions de pergélisol dans les communautés du Nunavik en vue de l’adaptation au réchauffement climatique, coll. « Rapport au Fonds d’action pour le changement climatique et à Ouranos »,‎ 2007
  13. A. Rollux et P. Brandenberg, La fonte du pergélisol dans le contexte du réchauffement climatique: impacts dans les Alpes Suisses (No. SHS-STUDENT-2008-164).,‎ 2007
  14. « Point de gelée », Glossaire météorologique, Météo-France,‎ 2003 (consulté le 2 octobre 2014)