Glossaire

onde de relief

L'atmosphère, même lorsqu'elle se trouve dans un état voisin de celui décrit par l'hypothèse hydrostatique, est fréquemment le siège d'oscillations verticales de la pression appelées ondes de gravité : lors de tels phénomènes, une parcelle d'air, dotée d'un certain poids qui l'attire vers le bas et soumise à la poussée d'Archimède qui l'attire vers le haut, se comporte mécaniquement à la façon d'un poids qui serait suspendu à un ressort vertical et se mouvrait alors en repassant périodiquement par son point d'équilibre statique (tout en se déplaçant horizontalement, comme le fait la parcelle sous l'effet du vent). Les ondes de gravité peuvent se développer par exemple sur les interfaces de couches d'inversion de la température ou de cisaillement vertical, ainsi que sous le vent de chaînes de montagnes ou d'autres reliefs qui font obstacle à la circulation du flux d'air ; dans ce dernier cas, les oscillations déclenchées en aval du franchissement des sommets sont appelées des ondes de relief, ou encore des ondes orographiques (on emploie aussi, dans le vol libre, l'expression "onde de ressaut").

Dans plusieurs circonstances, les ondes de gravité se présentent sous la forme d'ondes stationnaires. Cette expression, pour un fluide, traduit un mouvement d'oscillation typiquement différent de celui que l'on observe par exemple dans la houle, bien que dans un cas comme dans l'autre on puisse distinguer des "ventres" de l'onde, où l'oscillation est au maximum de son écart vertical vers le haut ou le bas (pour la houle, ce sont les crêtes et les creux des vagues) et des "nœuds" de l'onde, où cet écart est nul (les milieux des vagues pour la houle) : en effet, dans une vague de houle, une parcelle d'eau suit une trajectoire complexe, mais fermée, qui l'éloigne peu d'une même verticale et la ramène périodiquement à son point de départ, et pourtant la houle donne l'impression d'"avancer" parce que ses ventres et ses nœuds ne restent pas à la même place, mais progressent au cours du temps — c'est pourquoi ce genre d'onde est appelée une onde progressive ; dans une onde stationnaire telle que certaines ondes de relief, au contraire, l'onde semble figée dans le temps avec ses nuages parce que ses ventres et ses nœuds stationnent au lieu de se déplacer, alors même que les parcelles d'air y ont une vitesse qui comporte non seulement une composante verticale (par laquelle elles se plient au dessin de l'onde), mais aussi une composante horizontale qui n'est autre que le vent (par lequel, malgré les apparences, elles s'éloignent plus ou moins rapidement du relief).

Cette forme d'onde stationnaire est prise par les ondes de relief lorsque la vitesse du vent et le dimensionnement du relief satisfont à certaines contraintes physiques et topographiques ; leur amplitude s'amortit alors bientôt à mesure que le flux d'air s'éloigne de l'obstacle franchi, mais elles peuvent néanmoins se manifester par un nombre généralement assez faible de "ventres" positifs, de l'ordre de 5 par exemple, espacés horizontalement entre eux de 5 à 10 km parallèlement au relief, et assez persistants du fait de la période lente de l'oscillation. Sous les sommets de ces ventres — qui sont très recherchés dans le vol à voile en raison des ascendances qu'ils procurent — apparaissent, quand l'air est suffisamment humide, des nuages d'onde de forme lenticulaire, appartenant aux genres altocumulus ou, parfois, cirrocumulus. Près du sol, les ventres se muent en rotors, donc en tourbillons cylindriques d'axe horizontal, dont les sommets peuvent se couvrir de stratocumulus lenticulaires. Par ailleurs, il n'est pas rare que ces ondes stationnaires se propagent verticalement jusqu'à de grandes hauteurs, au point de franchir le seuil de la stratosphère dans le cas d'importantes chaînes de montagnes, comme les Alpes ; elles sont alors une des causes possibles des turbulences en air clair.