« Le saviez-vous ? » : les orages

Un phénomène aussi magnifique que dangereux mais aussi mystérieux. Au final, que savez-vous de ces chefs-d'oeuvre de la nature ? Quels sont les différents types d'orages, leurs caractéristiques, tant de choses à savoir que nous allons vous dévoiler aujourd'hui.

Deux catégories d'orages...

Il existe deux grandes catégories d'orages, les orages dits "de masse d'air froid" et "de masse d'air chaud".

Comme leur nom l'indique, les orages d'air froid se produisent dans des zones où l'air froid est abondamment présent en altitude. En effet, ces orages que l'on retrouve dans les ciels de traîne (après le passage des perturbations) naissent d'un conflit entre l'air très froid en altitude et l'air plus "doux" en basse couche. La différence de température est parfois tellement importante que des écarts de 50 °C sont possibles entre le sol et l'étage moyen (5 500 mètres environ). Ils se produisent généralement sous forme d'averses orageuses brèves mais plutôt fortes et souvent peu organisées. Cependant lorsque les conditions météorologiques sont vraiment très dynamiques, il n'est pas impossible d'avoir affaire à de véritables dégradations orageuses de masse d'air froid comme ce fut le cas les 9 et 11 janvier et le 2 mars 2016. Ils affectent préférentiellement les côtes durant l'hiver (grâce à la douceur de la mer) et les terres durant l'été.

A contrario, les orages de masse d'air chaud se produisent lorsque des advections très douces rentrent en contact direct avec des advections plus froides. Une zone tampon se met donc en place entre les deux masses d'air ayant des caractéristiques différentes et c'est dans cette zone que les orages éclatent. Si on prend l'exemple de la France, il faut que de l'air très doux surplombe l'hexagone tandis que de l'air plus frais se présente sur l'océan, lorsque ces deux masses d'air vont entrer en contact, le conflit va être tel que des orages vont éclater, pouvant parfois être violents. On les rencontre généralement entre les mois d'avril et septembre bien qu'ils puissent se produire en mars et octobre comme par exemple les 3 et 4 octobre 2013 dans l'ouest et le sud du pays.

Deux grands types de structures orageuses...

Maintenant que nous avons vu dans quelles conditions les orages pouvaient prendre naissance, nous allons voir quelles formes adoptent ceux-ci. Il existe deux grandes catégories de structures orageuses qui peuvent se décliner dans de multiples sous-catégories. Pour commencer, nous traiterons sur les orages monocellulaires qui sont composés d'un seul cumulonimbus (nuage donnant lieu à l'orage) puis sur les orages multicellulaires qui sont au contraire composés de plusieurs nuages convectifs qui interagissent entre eux (ATTENTION ! À ne pas confondre avec les orages en grappe qui sont simplement un regroupement de monocellules).

Les orages monocellulaires

Monocellule classique : un orage plutôt fréquent, celui-ci reste généralement peu virulent puisque ses conditions de formation sont plutôt "souples". En effet, il peut prendre forme alors même que l'instabilité est faible et que le dynamisme est lui aussi assez faible. Il dure peu de temps, généralement de 15 à 45 minutes.

Monocellule à pulsation : la monocellule à pulsation est en soit un orage monocellulaire classique, mais elle présente cependant quelques différences avec ce dernier. En effet, elle est plus explosive, peut prendre forme en peu de temps et se montrer parfois assez virulente. On la rencontre lorsque l'instabilité et le dynamisme sont assez conséquents. On considère souvent qu'elle peut être le stade précédant la formation de supercellules puisque, si les conditions sont favorables, elle peut présenter une structure rotative et aboutir à la formation d'un mésocyclone, une des caractéristiques de la supercellule.

Modélisation d'une supercellule

Supercellule : c'est le plus violent des orages. L'orage supercellulaire bien que monocellulaire peut s'avérer très violent. Il se produit lorsque le dynamisme est significatif (cisaillements, hélicité, etc.). Contrairement à ce que l'on pourrait croire, la supercellule ne nécessite pas de grande instabilité. Si les cisaillements et l'hélicité (paramètres essentiels à la prévision de supercellules) sont forts, alors elle peut éclore.

La caractéristique qui différencie les supercellules des autres types d'orages est l'organisation air chaud/ air froid: dans un orage non supercellulaire, le courant ascendant "chaud" d'alimentation finit par être noyé par le courant descendant précipitant dit "froid" ce qui conduit à la "mort" (dissipation) précoce de la structure. Dans le cas d'un orage supercellulaire, les deux courants sont totalement séparés si bien que l'alimentation se poursuit même durant la phase précipitante. C'est cette caractéristique (due à son organisation rotationnelle) qui permet à la supercellule d'atteindre des valeurs de longévité très importantes. A titre d'exemple, une supercellule formée au-dessus du Perche le 8 juin 2014 a transité sans dissipation jusqu'au milieu de l'Allemagne !

On dénombre justement quatre types de supercellules :

• La SP (supercelulle) LT (low topped) est une "petite" supercellule puisque celle-ci naît dans un environnement peu instable (énergie potentielle inférieure à 1500 J/kg). Elle peut cependant s'avérer forte. Cette supercellule est la plus connue en Europe. Sa particularité concerne son sommet qui se situe à une altitude relativement basse par rapport aux autres ( 8-10 km).

• La SP HP (high precipitation) : une supercellule excessivement pluvieuse qui se produit lorsque l'air est très humide (et doux). Cette supercellule est particulièrement redoutée puisque celle-ci peut provoquer des précipitations d'intensité extrême ainsi que des chutes de grêle de très gros diamètre (> 5-7cm). Son rideau de précipitations est si dense que celui-ci peut masquer une éventuelle tornade ce qui rend sa progression encore plus dangereuse.

• La SP LP (low precipitation) : une supercellule très peu pluvieuse et difficile à détecter au radar (il s'agit du total opposé de la supercellule présentée précédemment). On la détecte au radar grâce à plusieurs caractéristiques propres à l'orage supercellulaire. C'est alors probablement le cas si vous observez un écho en crochet et une déviation de la cellule, si bien qu'elle ne va plus dans le même sens que le flux. Cette supercellule est appréciée des photographes puisque son faible caractère précipitant offre une structure torsadée très esthétique.

• La supercellule peut aussi prendre naissance grâce à un split (séparation d'un orage en deux) et ainsi devenir soit une supercellule à moteur droit ou, au contraire, à moteur gauche. Ce type de séparation est courant en France du printemps à l'automne notamment sur un axe Sud-Ouest Nord-Est. En général, le moteur gauche possède une longévité plus élevée que le moteur droit.

Les orages multicellulaires

Multicellulaire classique : les orages multicellulaires classiques sont assez courants en été. Ils sont le résultat de la fusion et de l'interaction de plusieurs cellules orageuses. Lorsque que le dynamisme s'avère plutôt faible, son développement sera anarchique et l'orage ne sera donc que peu virulent. Au contraire, si le dynamisme (surtout les cisaillements) est relativement fort, alors l'orage est susceptible de s'organiser et de produire des phénomènes intenses tels que des pluies torrentielles (orage en V par exemple), des chutes de grêlons géants ou bien de fortes rafales de vent.

MCS/MCC : le MCS (système convectif de méso-échelle) tout comme le MCC (complexe convectif de méso-échelle) sont des orages multicellulaires ou du moins un regroupement d'orages multicellulaires dans une phase très avancée. En effet, on les rencontre lors de situations orageuses parfois importantes, ils sont associés à des phénomènes violents et parfois même extrêmes (MCC) comme ce fut le cas le 27 juillet 2013 (MCC comprenant un derecho en son sein). On note cependant une différence majeure entre les deux structures orageuses. En effet, il s'agit de la taille. Alors que le MCS peut être d'assez petite dimension (une région entière tout de même), le MCC est soumis à des critères très particuliers tels que la température des sommets (100 000 km² avec des sommets nuageux dont la température est inférieure ou égale à -32 °C et au moins 50 000 km² avec des sommets nuageux dont la température est inférieure ou égale à -52 °C), sa durée de vie, etc.

En conclusion...

Les orages sont des phénomènes fascinants qui ont encore leur part de secret aujourd'hui. Nous avons essayé d'aborder le domaine des orages de manière "pédagogique" afin de rendre cela plus accessible. Nous n'avons donc pas abordé tous les aspects des orages. Ainsi nous aurions pu vous parler des derechos, lignes de grains, QLCS, LEWP, etc. Pour les plus curieux, un cours sera bientôt disponible sur ce sujet.