Terme de météorologie.
(a) Etymologie. <Fœhn> ou <Föhn> vient du latin <favonius> qui désigne un vent du sud-ouest.
(b) Définition. Le Fœhn est un vent chaud et sec des Alpes du nord. Venu du sud, ce vent chaud est tantôt béni et tantôt honni. Il est connu pour faire fondre la dernière neige et pour provoquer des avalanches. Pour les amateurs de nuages, le Fœhn est responsable de formes très particulières (altocumulus lenticularis, altocumulus floccus, "mur de Fœhn", altocumulus castellanus). Ce vent chaud a laissé son nom à l'effet de Fœhn, qui explique la formation d'une masse d'air chaud et sec, sur le versant "sous le vent" d'une montagne.
(c) Mécanisme. L'effet de Fœhn est provoqué par une montagne (Pyrénées, Jura, Massif Central, Alpes) qui fait obstacle aux masses d'air venues de la mer ou de l'Atlantique. L'obstacle provoque une ascendance dynamique. Cet air maritime est chaud et humide. Après avoir passé la montagne, l'air est plus chaud et plus sec. Le Fœhn ne s'installe pas tout le temps. Ce n'est pas un hasard s'il concerne les Alpes du nord (froides et continentales) et non pas les Alpes du sud (chaudes et maritimes). Le phénomène est d'autant plus net que les différences de températures sont marquées de part et d'autre de la montagne (le gradient de température). C'est le cas avec une dépression arrivant de l'Atlantique, quand l'Europe est concernée par des masses d'air froid de l'anticyclone thermique Sibérien.
(d) Illustration locale. Les hauteurs du Massif Central (Puy de Sancy, Puy de Dôme, Pierre-sur-Haute) provoquent un effet de Fœhn avec les perturbations océaniques se déplaçant d'ouest en est. Bloquées par la barrière montagneuse, les masses d'air sont obligées de monter pour passer le massif. En montant, l'air se refroidit de 1 degré tous les 100 mètres. La quantité de vapeur d'eau qu'il peut absorber diminue avec la température. La vapeur d'eau que contient la masse d'air se condense. Les nuages prennent l'apparence de cumulus sombres, de strato-cumulus ou de nimbo-stratus ; c'est la forme des nuages de pluie. En s'élevant, les masses d'air perdent une partie de leur humidité. En Livradois et Forez, c'est le versant Auvergnat (Ambert, Saint-Anthème) et les hauts des monts du Forez (Noirétable, Chalmazel, Sauvain) qui reçoivent le maximum de pluie. La condensation de la vapeur d'eau a pour effet de libérer de l'énergie. Dans l'air, cette énergie se manifeste par de la chaleur (mouvement des molécules). C'est la chaleur latente de condensation. Une fois passée la montagne, la masse d'air présente des nuages élevés. Le phénomène est plus marqué dans les Alpes où les sommets à 3000 mètres sont nombreux. Sur le versant "sous le vent" de la montagne, les masses d'air sont déchargées de leur surplus d'humidité. La pluie s'arrête pendant que les nuages passent au-dessus de Montbrison et des Côtes du Forez. Pendant que la masse d'air redescend des sommets, elle s'échauffe à nouveau, de 1 degré tous les 100 mètres. Une partie des gouttelettes d'eau restantes s'évapore. Les nuages se dissolvent. A l'absence locale de pluie s'ajoute une température plus clémente. Les nuages continuent leur descente tout en traversant la plaine du Forez. A nouveau, ils butent sur une montagne, les monts du Lyonnais. Une nouvelle fois, leur ascension se traduit par un rideau de pluie. "Il pleut partout, sauf à Montbrison". Ainsi, de proche en proche, de montagne en montagne, passe-t-on d'une masse d'air humide à une masse d'air sec ; d'un climat océanique à un climat continental.
(e) Les températures de Biarritz, parfois aussi élevées que celles de la Corse, sont dues à l'effet de Fœhn. Il est provoqué par le franchissement du versant sud des Pyrénées, par une masse d'air venue de l'Atlantique, selon un mouvement giratoire autour de l'anticyclone dynamique des Açores.
(f) C'est par l'effet de Fœhn, provoqué par la barrière des monts du Forez sur les perturbations venues de l'Atlantique, que Montbrison est la ville de la région Rhône-Alpes qui reçoit le moins de pluie. Inversement, le phénomène de l'inversion de température fait que, certains jours d'hiver ensoleillés, il fait plus chaud et plus sec à Pierre-sur-Haute qu'à Montbrison. Tout le pied des monts est sous une mer de nuages, un brouillard élevé (stratus nebulosis), qui cache désespérément le soleil. Une masse d'air froid et humide (dépressionnaire) reste bloquée sous une masse d'air plus sec (anticyclonique) qui se réchauffe au soleil.
(g) Décomposable en masses d'air, une masse d'air est un bon exemple d'objet fractal.
(h) Révision récente de la théorie de l'effet de Fœhn :
- <<Les montagnes modifient profondément la circulation atmosphérique et le climat. Les effets les plus connus sont naturellement ceux liés à la décroissance de la température (en moyenne 6.5 degrés par kilomètre) et à la diminution de l'ensoleillement dans les vallées. Le climat plus rigoureux qui en résulte favorise l'étagement classique de la végétation expliqué dans les manuels de géographie. Un effet également assez connu est l'augmentation des précipitations sous forme de pluie, et en haute altitude sous forme de neige. Cet effet est directement lié au précédent puisque plus l'air est froid, moins il peut contenir d'eau, et une masse d'air qui s'élève le long d'un versant doit convertir progressivement toute sa vapeur d'eau en eau de pluie. Il en résulte le célèbre «effet de Föhn» des géographes. Selon cette théorie classique, une masse d'air qui traverse un massif montagneux s'appauvrit en eau sur la pente amont, ce qui provoque un réchauffement en raison du dégagement de la chaleur latente de condensation de l'eau. Sur la pente aval, l'air se réchauffe encore par compression, ce qui conduit à de fortes différences de température et d'humidité entre les deux versants : le versant aval est plus chaud et plus sec. L'effet est encore favorisé par l'absence de nuages, qui laisse libre cours au chauffage par le rayonnement solaire. Pour ne prendre qu'un exemple, il n'est pas rare d'observer des différences de température de 10 degrés, et des différences d'humidité de 50%, entre les deux versants des Pyrénées. Cependant, on observe souvent des effets de Föhn en l'absence de pluie sur le côté amont, et il semble que la théorie classique soit insuffisante. En 1990, Météo-France a réalisé autour des Pyrénées une grande expérience, Pyrex, qui a montré que l'explication «classique» du Föhn ne correspond que rarement à la réalité. Pendant Pyrex, des mesures de vent très précises ont été collectées tout autour des Pyrénées pendant deux mois d'automne, la saison la plus propice pour ces phénomènes. Ceci a nécessité une collaboration internationale, notamment avec des équipes espagnoles et allemandes. Le vent a été mesuré au sol par une centaine de stations automatiques françaises et espagnoles, mais aussi en altitude, grâce à trois radars installés dans la vallée d'Aure et la vallée espagnole de Bielsa, des ballons lâchés du Pic du Midi, et trois avions instrumentés, qui effectuaient des missions simultanées au-dessus des Pyrénées et du Golfe du Lion. Cela a permis de valider une nouvelle théorie du Föhn. Cette nouvelle théorie fait intervenir un modèle en trois dimensions de l'écoulement atmosphérique autour de la montagne (figure). L'air arrivant en basses couches sur la pente amont n'a pas assez d'énergie pour escalader la pente : il se divise en deux courants qui contournent la montagne par la gauche et par la droite, et se rejoignent loin en aval. L'air des couches supérieures peut, lui, franchir la montagne. Il descend sur la pente aval avant de rejoindre le courant général en aval de l'obstacle. Il y a réchauffement par compression adiabatique, car les particules d'air subissent une diminution nette d'altitude dans ce mouvement. La nouvelle théorie permet en outre de faire le lien entre le phénomène de Föhn et celui du Vent d'Autan, bien connu en région toulousaine. Les deux phénomènes interviennent souvent simultanément : ils résultent tous deux du franchissement des Pyrénées par une masse d'air venant du Sud. Cette théorie a été validée au cours de la campagne MAP récemment réalisée sur les Alpes. (Météo-France, "L'influence des montagnes sur l'atmosphère et le climat : le Föhn", document du web)>>.
(i) Voir Ascendance. Ascendance thermique. Béal comtal. Cinq Fonts. Convection. Convection en bulles. Convection en colonnes. Coriolis. Définition récursive. Force de Coriolis. Formation d'une dépression thermique. Fractalité. Fragmentation récursive. Moulin à eau. Moulins du Vizézy. Niole. Vizézy.
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Mis en ligne le Dimanche 6 Juillet 2008
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