Gel (phénomène météorologique)

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

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 :

• 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

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

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

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.

Intensité

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

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

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

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. 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.).

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 » 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 ;

Enjeux d'aménagement dans les zones de pergélisol

Si le pergélisol fond, les routes, piste atterrissage, voies ferrées, remblais posés sur le pergélisol 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), ainsi que dans les alpes.

Concepts reliés

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.

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.