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Niveau initié

En analysant le temps depuis le début de l'année 2006, l'équipe MeteoBelgique s'est demandée si une journée sortait véritablement du lot pour être mise en exergue. La question était surtout: y a-t-il une journée réellement particulière qui mérite d'être analysée? Les mois de janvier et de février ont vu quelques flocons tomber, quelques fortes précipitations, etc... Mais rien de bien particulier.

Arrivés au mois de mars, plusieurs choix s'offraient cependant à nous: l'arrivée timide du printemps? Les configurations atmosphériques toujours en mode hivernal? L'anticyclone des Açores assez discret? Les premiers orages de l'année? Ce sont finalement ces derniers qui ont retenu le plus notre attention vu les phénomènes extrêmes qu'ils ont localement engendrés. Nous ne nous limiterons pas à la Belgique dans cette analyse pour la simple raison que nous aurions très bien pu être à la place de ce qu'a vécu l'Allemagne.



Source: ZDF

Des tornades de type F2 en plein mois de Mars, cela fait se poser des questions. Déjà des tornades tout court nous direz-vous! Alors oui, l'arrivée d'air doux et humide dans les basses couches conjuguée à la présence d'air toujours froid et relativement sec en altitude provoque un gradient thermique élevé. Maintenant, est-ce la seule raison qui permet d'expliquer des phénomènes de convection aussi intenses? C'est ce que nous allons tenter de déterminer. Cette analyse reprendra beaucoup d'éléments d'observations, les modèles numériques ayant été assez discrets et même mauvais par rapport à la situation.

Situation synoptique

Les analyses du Met-Office ne sont franchement pas surprenantes: un front chaud qui s'étend de l'Angleterre à l'Europe centrale caractérisant une masse d'air chaude sur l'Europe Occidentale. Nous nous trouvons dans le secteur chaud de la perturbation. A l'arrière, le front froid n'est pas très structuré. Les anglais ont d'ailleurs préféré prendre l'option du double front froid. C'est un choix qui est assez utilisé par le Met-Office et qui n'engage d'ailleurs que lui. Entre les deux, circule un front caractérisé par des triangles ouverts. C'est celui-ci qui est à l'origine des premiers développements convectifs et que l'on pourrait traduire comme une ligne de creux.

Bien évidemment, il est difficile de trouver des archives de cartes reprenant les échéances 06Z, 12Z et 18Z. Néanmoins, nous pouvons déjà concevoir l'apparition d'orages avec une telle configuration. En effet, plusieurs lignes de creux se sont sans aucun doute formées à l'avant du front froid sur le Bénélux et l'Allemagne avant que ce même front ne balaie nos régions.



Source: UK Met-Office

L'analyse d'HIRLAM est similaire à l'analyse d'Offenbach. Les hollandais ont cependant pris l'option d'un seul front froid sur l'Atlantique. Ce qui semble un peu plus clair. Pour les plus attentifs aux articles MeteoBelgique, la configuration atmosphérique fera beaucoup penser au phénomène météorologique Spanish plume.



Source: KNMI

Cartes d'altitude - Températures à 500 hPa

Lors de développements convectifs, il est essentiel de constater la présence d'un contraste, d'un gradient thermique entre les différentes couches de l'atmosphère. C'est d'ailleurs grâce aux sondages que ces différences sont les mieux mises en valeur. Néanmoins, comme les cartes d'altitude permettent de visualiser la situation générale en de nombreux endroits pour la même période, il est intéressant de constater la position de l'air froid à 500 hPa. Plus le gradient entre les différentes couches de l'atmosphère est important, plus l'énergie (la CAPE) des orages sera importante.

Nous allons diviser cette section en trois étapes. La première carte est celle datant du 27 Mars à minuit UTC. Nous y voyons assez clairement cette langue, cette vague d'air froid (-20°C) qui s'enfonce vers le continent. A l'arrière, la barre des -25°C semble encore assez lointaine. Pour la Belgique, on comptera une température de -18°C.



Source: Wetteronline

A 12 UTC, les -25°C sont déjà prêts à envahir l'Europe Occidentale, cela va vraiment très vite. Pour la Belgique, on comptera une température de -24°C, soit une chute de 6°C.



Source: Wetteronline

A 18 UTC, les -25°C ont envahi l'Europe Occidentale. Une goutte froide à -30°C se rapproche du Golfe de Gascogne. Le front froid a donc dû être très actif. Selon les cartes, il ne serait donc pas faux de donner raison à Bracknell qui voyait une double structure dans le front froid. La langue de -25°C caractérise parfaitement la zone de convection qui est à l'origine du front orageux comme vous pourrez le distinguer sur les cartes de précipitations.



Source: Wetteronline

Températures à 2m

Il est maintenant temps de comparer les valeurs à 500 hPa avec les températures à 2m. Le modèle (GFS) s'attend à des valeurs de 16 voire 17°C en Campine. Un rapide calcul donne alors 37°C de gradient thermique avant l'arrivée du front. Un autre donnera plus de 43°C pendant et après le passage du front. C'est une amplitude largement suffisante pour espérer des averses modérées à fortes avec éventuellement un coup de tonnerre.



Source: Wetteronline

Ce sont bien évidement les températures maximales prévues par le modèle. Or, des températures supérieures à 19°C ont été enregistrées localement par notre réseau de stations. Le gradient thermique est donc de plus de 45°C! Il ne s'agit plus de risque d'orages mais bien de risque d'orages violents et organisés en fronts. La cause de ces événements se précise quelque peu ... et même beaucoup!

Maintenant, est-ce que la température explique tout? Oui, en grande partie! C'est ce que l'on observe régulièrement aux États-Unis: une masse d'air polaire et sec envahit les hautes altitudes de l'atmopshère tandis qu'une masse d'air chaud et humide remonte du Mexique dans les basses couches. Cette énorme gradient thermique explique alors aisément la formation de tornades parfois très dévastatrices. Mais la température ne fait pas tout... Il y a aussi la force des courants d'air ascendants.

Convection verticale (700 hPa)

Le modèle GFS permet de visualiser les endroits où les mouvements verticaux, les courants ascendants, seront les plus violents. La carte montre une prévision pour 12Z. On y voit clairement que certaines zones seront touchées par des courants ascendants très violents, surtout en Allemagne. Il faut savoir que plus les mouvements ascendants sont violents, plus les orages seront violents. De fortes chutes de grêle peuvent également être prévues: le grêlon est continuellement élevé vers le sommet du nuage avant de plonger vers la base. Ces va-et-vient font que le grêlon est à chaque fois recouvert d'une mince couche de glace opaque au sommet. Quand les courants le ramènent vers le bas, les températures sont plus douces et cette couche aura tendance à fondre légèrement. Mais dès que grêlon sera repris par des courants ascendants, cette pellicule d'eau gèlera à nouveau et donnera sa transparence au grêlon. Il grossira de plus en plus mais ne tombera pas directement vu la force des courants verticaux. Ce n'est que quand il sera vraiment trop gros qu'il commencera sa chute. Ce qui veut dire que plus les mouvements verticaux à l'intérieur du nuage sont puissants, plus les grêlons seront gros.



Source: Wetteronline

Cette carte peut également expliquer la formation des tornades: les mouvements ascendants se forment dans les basses couches et alimentent la convection. Souvent, entre les deux masses d'air opposées, se situe une couche d'air stable et "neutre" dans ce conflit. C'est une fois dépassé cette couche que les courants ascendants provoquent la convection. S'ils sont assez puissants, ils peuvent progressivement entreprendre un mouvement tourbillonnaire. Il reste un élément qui a toute son importance: le vent!

Le vent

Pour imaginer la formation d'un tuba, il faut qu'il y ait une différence marquée entre le vent observé dans les basses couches et le vent observé en altitude. Une différence de direction et -surtout- de vitesse! Un vent violent en altitude aura pour conséquence de modifier la structure du nuage (en l'occurence, un cumulonimbus) où se situe les courants ascendants. Une fois ceux-ci perturbés, ils commenceront à prendre un mouvement tourbillonnaire. Si toutes les conditions sont remplies, la base du nuage va également commencer à prendre une forme de spirale et le tuba pourra commencer à se former à la base du nuage. Si les conditions se maintiennent, le tuba touchera le sol et on pourra l'appeller tornade. Malheureusement, nous n'avons pas réussi à trouver de cartes explicites à ce sujet. Un courant Jet a aussi eu un effet sur la formation des tornades comme c'est le cas lors des tempêtes violentes. Un de ces courants Jet était présent à basse altitude ce jour-là mais comme pour les cartes de vent, nous n'avons pas trouvé de données intéressantes pour illustrer cette explication.

Observations

Les observations seront nombreuses en cette journée du 27 Mars. L'image radar ci-dessous nous montre un front froid typiquement orageux. Les zones violettes sont celles qui indiquent les précipitations les plus violentes. Ce sont ces zones qui ont vu naître les tornades.



Source: Wetteronline

La carte suivante montre les impacts de foudre calculés sur l'Europe Occidentale. On peut y distinguer très nettement notre front orageux qui s'étend du Nord de la France au Sud de la Suède. La couleur verte informe des impacts les plus vieux alors que la couleur jaune orangée informe des impacts les plus récents. Si l'on traduit la carte, on se rend compte que les cellules orageuses à l'origine de ces tornades ont pris naissance et se sont développées... en passant sur la Belgique. Comme quoi nous sommes passés très près de ces catastrophes.



Source: Wetterzentrale

Un conflit de masses d'air important, une convection forte et un cisaillement de vent sont donc à l'origine de ces tornades. D'autres éléments entrent sans doute et dans une moindre mesure en jeu. Il est possible d'étudier avec beaucoup plus de précision le mécanisme de formation des tornades mais afin de rendre ce texte plus ou moins accessible à tous, nous avons préféré ne pas entrer dans les détails.

Finalement, les ingrédients sont nombreux et rarement en phase pour que des événements d'une telle ampleur se produisent plus régulièrement. Difficile, voire impossible, également de prévoir de tels phénomènes quand ils se produisent si inopinément dans nos régions. Cela fait aussi la beauté de la météorologie.

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