Vântului de forfecare este o diferență de viteză sau direcția vântului între două punct suficient de aproape de atmosferă . În funcție de faptul dacă cele două puncte de referință sunt la altitudini diferite sau la coordonate geografice diferite, forfecarea se spune că este verticală sau orizontală . Provoacă instabilitate Kelvin-Helmholtz, care are ca rezultat turbulențe puternice la nivelul stratului de frecare.
Este vorba despre un fenomen diferențial a cărui cauză poate fi la fel de mică ca micro-scara , ca o turbină eoliană, aceea a scării sinoptice ca o zonă frontală . De asemenea, este implicat în dezvoltarea furtunilor multicelulare și supracelulare , în ciclogeneza tropicală . Se observă în mod obișnuit lângă rafale descendente de furtuni, jeturi , munți, zone de inversare a temperaturii clădirilor, turbine eoliene, nave cu vele etc. Acesta este unul dintre pericolele majore pentru avioanele care decolează și aterizează pe anumite aeroporturi.
La scară largă, mișcarea aerului în atmosferă este distribuită în straturi suprapuse, unde viteza vântului orizontal este mult mai mare decât cea a vântului vertical. Cu toate acestea, în anumite regiuni și pe o perioadă de timp, se observă modificări vizibile și persistente în direcția și viteza de mișcare a aerului. Astfel de variații locale ale vântului se numesc foarfece. Vorbim de forfecare verticală atunci când viteza sau direcția vântului se schimbă în timp ce se deplasează vertical într-un strat atmosferic și de forfecare orizontală atunci când aceste variații apar de-a lungul unei traiectorii apropiate de orizontală.
Videoclipul vizual prezintă forfecare verticală a vântului Pe măsură ce norii se mișcă odată cu vântul, ei sunt un bun plan de forță și direcție la diferite niveluri. Când se modelează vremea sau mișcarea unui panou de poluare sau se călătorește într-un dirigibil , este esențială luarea în considerare corespunzătoare a efectelor de forfecare.
Piloții de aeronave consideră, în general, că forfecarea puternică a vântului corespunde unei variații orizontale a vitezei de 30 de noduri (15 m / s) pentru aeronavele ușoare și de aproape 45 de noduri (23 m / s) pentru avioane.
Foarfecele verticale și orizontale se găsesc ori de câte ori apar diferențe în masele de aer sau modificări datorate reliefului uscat. Acestea includ:
Vântul termic este cea mai cunoscută formă de forfecare a vântului. Este variația cu altitudinea vântului geostrofic sub efectul barocliniei, adică al unui gradient orizontal de temperatură.
Ciclonii tropicali sunt motoare termice a căror sursă fierbinte este suprafața oceanică tropicală, iar sursa rece este o tropopauză tropicală foarte rece; Ciclonii tropicali necesită forfecare verticală redusă a vântului, astfel încât miezul cald să poată rămâne deasupra centrului circulației superioare și să permită ciclonului să se întărească. Forța de vânt sparge acest mecanism, iar ciclonii cu forfecare puternică se slăbesc rapid, centrul aerului superior fiind separat de centrul de rulare la sol.
Furtunile severe, care pot produce tornade și grindină, beneficiază de forfecare verticală care le prelungește durata de viață separând regiunea de convecție de zona de precipitații care se află apoi în regiunea de subvenționare . Un jet de nivel scăzut poate agrava o furtună prin creșterea forfecării verticale a vântului la altitudine mică. O furtună fără foarfecă dispare imediat ce aerul subvenționat lovește solul și se răspândește în toate direcțiile, întrerupând alimentarea fierbinte a convecției. Dimpotrivă, cu forfecare verticală suficientă, nu mai suntem în prezența celulelor de furtună simple, ci a multicelelor sau supercelulelor .
Forfecarea orizontală este o variație a vitezei vântului și / sau a direcției perpendiculare pe direcția fluxului. Dă naștere vârtejurilor a căror direcție de rotație depinde de direcția de variație a vitezei în comparație cu cea a curentului. Asta da:
Forfecarea orizontală poate avea, de asemenea, un efect liniar, cum ar fi la ieșirea din vale într-un vânt de coridor , de-a lungul faței de briză sau de-a lungul unei rafale . Modificarea are ca rezultat un vânt transversal localizat, uneori periculos.
Se știe că vânturile de forfecare deranjează aeronavele, mai ales în timpul decolării și aterizării, perturbând viteza relativă a vântului sau producând turbulențe .
Vânturile de forfecare sunt foarte periculoase pentru aviație atunci când aeronava este aproape de sol la viteză mică, adică la aterizare sau la decolare . Acest lucru poate duce la o pierdere bruscă de ridicare , cu alte cuvinte , pentru că aeronava la stand și accident la sol, în cazul în care pilotul nu a avut timp să reacționeze sau dacă manevrele sale au fost în zadar. Aceste foarfece pot fi legate de efectele de relief, brize puternice, vânturile coridor , trecerea de nori cumulonimbus violente , etc.
Astfel, Aeroportul Hong Kong International pe Lantau Island, cumulând mai multe dintre cauzele de forfecare (zona de munte, zona de coastă, zona tropicală), a fost necesară pentru a se dota cu un dispozitiv foarte grele și complete pentru monitorizarea vânt pentru a proteja traficul aerian nu include mai puțin de doi lidari , doi profileri , un radar meteo și o sută de geamanduri care măsoară vântul pe mare.
Între 1964 și 1985, forfecarea vântului a fost direct sau indirect legată de 26 de catastrofe aeriene civile majore din Statele Unite , provocând 620 de decese și 200 de răniți. Dintre aceste accidente, 15 au avut loc în timpul decolării , 3 în timpul zborului și 8 în timpul aterizării . Din 1995, numărul incidentelor legate de forfecare a fost redus la puțin sub unul pe deceniu , datorită dispozitivelor integrate în aeronave și a radarelor Doppler mai precise. Exemple de accidente la care a contribuit forfecarea:
Gradientul temperaturii aerului dintre ecuatorul Pământului și poli influențează anumite caracteristici ale jeturilor din troposferă . Cu toate acestea, încălzirea globală modifică acest gradient (și alte caracteristici ale atmosferei, în special peste Atlanticul de Nord). Schimbările climatice antropice par să nu fi avut la această altitudine în istoria măsurătorilor prin satelit (sfârșitul anilor 1970 și 2015) vreun efect asupra vitezei vântului în funcție de zonă în jetul polar al Atlanticului de Nord la 250 hPa , dar, pe de altă parte, în mod semnificativ a modificat efectul de forfecare verticală (schimbarea vitezei vântului în funcție de altitudine), care a crescut cu 15% în această perioadă (cu o amplitudine de 17%).
Acest lucru se reflectă în special în efectele mai mari decât așteptate ale schimbărilor climatice asupra râului Atlanticului de Nord (inclusiv o tendință de creștere a turbulenței aerului pe vreme bună pentru avioane și alte aeronave din coridorul de zbor. Transatlantic). Acest tip de efecte ale schimbărilor climatice și ale variabilității asupra fluxului de jet superior au fost parțial ascunse de tendința de a focaliza măsurătorile pe viteza vântului mai degrabă decât pe forfecare.