La sustentación orográfica es que el aire se encuentra con un obstáculo del terreno que la fuerza para elevarse. Este obstáculo puede ser gradual, como la pendiente de las Grandes Llanuras de América del Norte, o empinado como la de una montaña. Esto genera un descenso del aire para doblar la esquina y el cambio de temperatura aumenta a un ritmo diferente, ya que está saturado o insaturado. Sigue una variación según el gradiente adiabático seco siempre que no esté saturado. Luego, el cambio se realiza de acuerdo con la tasa del gradiente adiabático húmedo (parte izquierda de la imagen) y habrá formación de nubes. En ambos casos, si la tasa de cambio de temperatura de la masa de aire levantada se vuelve mayor que la del medio ambiente, el aire elevado se vuelve inestable .
Suponga aire estable (estratificado con una temperatura potencial equivalente que aumenta con la altitud) y flujo laminar donde el viento aumenta con la altitud. El aire que se mueve cerca del suelo sigue los contornos del terreno. Cuando encuentra un obstáculo, debe subir su pendiente y su temperatura disminuye de acuerdo con la ley de Laplace . Es la componente perpendicular al obstáculo la que define la velocidad de ascenso, menos la fricción de la capa cercana al suelo. Por lo tanto, la velocidad del viento en la superficie a lo largo de la pendiente disminuye gradualmente con la altitud de la misma manera que una bola con una velocidad inicial " X " se ralentiza cuando asciende por un plano inclinado.
Sin embargo, la capa de aire sobre la primera es más cálida que el aire elevado, en el caso de una masa de aire estable, y bloquea el movimiento vertical a lo largo de la pendiente. Esto limita la altitud que puede alcanzar el aire de la superficie en la pendiente del obstáculo:
En general, se puede determinar si el flujo de aire puede llegar a la cima calculando la energía cinética de los vientos y la energía potencial que debe vencer la masa de aire . El número de Froude es una proporción de estas dos cantidades y debe ser mayor que 1 para provocar un sobreimpulso. Sin embargo, en general debería ser más de 1,5 debido a la fricción.
Si el aire es inestable, el cambio de temperatura de la parcela levantada es más lento que el del medio ambiente. Entonces tenemos una situación en la que la temperatura de la parcela es más caliente que el aire que la rodea y, por lo tanto, menos densa. Sufre un empuje de Arquímedes hacia arriba y entra en convección. Si el aire es condicionalmente inestable, la estructura de temperatura es estable entre la superficie y una cierta altitud, luego inestable, el nivel de convección libre (NCL). En este caso, tenemos una situación híbrida: dependiendo de la fuerza de los vientos en superficie, tendremos una situación similar a la del aire estable o inestable, según la altura alcanzada.
Dependiendo de la estabilidad del aire y su contenido de vapor de agua, se pueden generar las siguientes nubes orográficas :
Aire estableCuando el tiempo está despejado, los pilotos de planeadores , alas delta y parapentes pueden aprovechar la elevación orográfica . Esto es especialmente cierto en el este de Estados Unidos . Las líneas de las crestas de los Apalaches están orientadas al suroeste al noreste y son relativamente continuas. Además, dada su orientación, las condiciones más favorables se encuentran en el flujo del noroeste, es decir, tras el paso de un frente frío . Esto da como resultado una excelente combinación de elevación orográfica y elevación térmica .
Se han realizado vuelos récord en estas condiciones en esta región. Uno de los mejores lugares para realizar pendientes de vuelos es el valle del río Sequatchie (en) en Tennessee , que tiene 100 km de longitud. Esta pendiente es utilizada por ala delta en Dunlap y más ocasionalmente por planeadores de Jasper .
Cuando el aire es estable, una elevación orográfica solo permite vuelos locales, porque al salir de dicha pendiente se encuentra en presencia de aire estable y por tanto no se puede desarrollar ninguna elevación térmica.
Cerca de los acantilados verticales suele haber un área de turbulencia con aire descendente cerca de la base del acantilado, pero también una elevación explotable. Orville Wright utilizó este fenómeno, estableciendo un récord de tiempo de vuelo de 11 minutos en 1911. En el otro lado del terreno, se pueden formar ondas orográficas (y rotores ), que también pueden ser utilizadas por pilotos de planeadores para ganar altura.