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Climatologie Articles et Dossiers Vagues de froid Vague de froid : Dossier explicatif
Vague de froid : Dossier explicatif PDF Imprimer Envoyer
Niveau : initié

Qu’est ce qu’une vague de froid ? Définition.

Une vague de froid peut être caractérisée par une chute brutale et importante de la température de l’air. S’ensuit alors une période froide qui s’étend sur une période relativement longue, de quelques jours à plusieurs semaines.


St Idesbald en janvier 1997 - Photo : E. Hermans

Cette définition étant assez vague, nous avons essayé de donner une définition plus quantifiable, et géographiquement déterminée à la Belgique (Centre du Pays) :

Vague de froid :
Période durant laquelle la température minimale journalière est restée inférieure à –2°C au moins
7 jours consécutifs et durant laquelle au moins l'une des conditions ci-dessous est remplie :
- soit le minimum de cette période est descendu au moins deux fois sous la barre des –7°C
- soit les maxima sont restés durant 3 jours de la période sous la barre des 0°C
(station de référence : Uccle
, relevés à 8h du matin).

Relevé exhaustif des vagues de froid répondant à cette définition depuis 1950.

Nous avons choisi les paramètres suivants :
  • La date de début et de fin (premier et dernier jour de gel correspondant à cette période).
  • La durée : le nombre de jours de la vague de froid.
  • Le poids : en degrés jours avec -2°c de température minimale comme référence : une température minimale de –3.1 aura un poids de –2 – (-3.1) = 1.1
    On fait la somme de ces degrés jours pour toute la période répondant à la définition de vague de froid.
  • L’intensité : ou le poids par rapport à durée : des vagues de froid peuvent être longues et modérées, d’autres courtes mais intenses. Ce paramètre nous permettra d’avoir un indicateur intéressant à ce niveau.
  • La température minimale enregistrée durant cette vague de froid.

Hiver DuréePoidsIntensitéT° min
Hiver 1950
19 JAN au 31 JAN 1950
13 75.6 5.82 -10.1
Hiver 1951
13 DEC au 1 JAN 1951
20 81.2 4.06 -16.7
Hiver 1954
22 JAN au 10 FEB 1954
20 129.7 6.49 -14.8
Hiver 1955
10 FEB au 15 MAR 1955
34 89.1 2.62 -11.2
Hiver 1956
31 JAN au 29 FEB 1956
30 261.9 8.73 -16.7
Hiver 1960
8 JAN au 18 JAN 1960
11 59.8 5.44 -11.8
Hiver 1962
17 DEC au 29 DEC 1961
13 64.5 4.96 -10.7
Hiver 1963
22 DEC au 4 MAR 1963
73 357.6 4.90 -16.8
Hiver 1964
3 DEC au 26 DEC 1963
24 69.6 2.90 -12.3
Hiver 1965
19 DEC au 30 DEC 1964
12 33.5 2.79 -11.0
Hiver 1966
4 JAN au 21 JAN 1966
18 77.5 4.31 -13.4
Hiver 1967
2 JAN au 11 JAN 1967
10 21.4 2.14 -9.0
Hiver 1968
8 JAN au 14 JAN 1968
7 40.4 5.77 -11.0
Hiver 1969
6 DEC au 16 DEC 1968
11 28.8 2.62 -9.5
Hiver 1969
8 FEB au 20 FEB 1969
13 39.2 3.02 -10.2
Hiver 1971
27 FEB au 10 MAR 1971
12 38.5 3.21 -10.4
Hiver 1971
22 DEC au 7 JAN 1971
17 66.2 3.89 -9.6
Hiver 1974
26 NOV au 4 DEC 1973
9 20.0 2.22 -10.1
Hiver 1976
24 JAN au 8 FEB 1976
16 43.9 2.74 -9.6
Hiver 1978
8 FEB au 22 FEB 1978
15 34.3 2.29 -8.1
Hiver 1979
15 FEB au 27 FEB 1979
13 28.1 2.16 -7.2
Hiver 1979
31 DEC au 29 JAN 1979
30 102.3 3.41 -13.9
Hiver 1980
10 JAN au 20 JAN 1980
11 39.0 3.55 -7.8
Hiver 1982
9 DEC au 28 DEC 1981
20 25.7 1.29 -8.1
Hiver 1982
6 JAN au 16 JAN 1982
11 60.7 5.52 -11.8
Hiver 1985
9 FEB au 21 FEB 1985
13 92.9 7.15 -11.9
Hiver 1985
2 JAN au 21 JAN 1985
20 149.7 7.46 -16.3
Hiver 1986
5 FEB au 5 MAR 1986
29 137.3 4.73 -10.5
Hiver 1987
7 JAN au 3 FEB 1987
28 114.1 4.08 -13.5
Hiver 1991
23 JAN au 21 FEB 1991
30 80.4 2.68 -13.1
Hiver 1993
26 DEC au 5 JAN 1993
11 37.3 3.39 -8.4
Hiver 1994
13 FEB au 23 FEB 1994
11 27.3 2.48 -8.0
Hiver 1996
18 JAN au 12 FEB 1996
24 35.5 1.48 -8.3
Hiver 1997
21 DEC au 16 JAN 1997
27 126.9 2.70 -14.1
Hiver 1999
17 NOV au 26 NOV 1998
10 21.9 2.19 -7.4
Hiver 1999
8 FEB au 16 FEB 1999
9 19.1 2.12 -7.3
Hiver 2006
23 JAN au 4 FEB 2006
13 33.4 2.57 -7.2
Hiver 2009
26 DEC au 12 JAN 2009
18 80.0 4.44 -12.8
Hiver 2010
1 JAN au 15 JAN 2010
15 38.8 2.59 -8.2
Hiver 2010
14 DEC au 24 DEC 2009
11 37.5 3.41 -10.9
Hiver 2011
27 NOV au 28 DEC 2010
32 41.0 1.28 -8.0
Hiver 2012
29 JAN au 13 FEB 2012
16 95.6 5.99 -13.0
Hiver 2013
11 JAN au 26 JAN 2013
16 42.9 2.69 -9.3

Toutes ces données ont été reprises dans le graphique ci-dessus.

Nous y retrouvons en abscisse les années depuis 1950 jusqu'à 2020 et en ordonnée le nombre de jour de la période de la vague de froid. La taille des sphères (une par vague de froid) est proportionnelle au poids de la vague de froid tel que défini auparavant.
Huit de ces vagues de froid ont ainsi un poids supérieur à 100 : elles sont en rouge sur le graphique, avec indication des années correspondantes.

Sur base du graphique, nous pouvons déjà faire quelques constatations :

1. La vague de froid de 1963 est tout à fait exceptionnelle, par sa durée d'abord, son poids ensuite. Avec une durée de 73 jours, elle est bien loin devant toutes les autres.
A part cette vague de froid de 1963, aucune autre vague de froid n'a dépassé 35 jours.

2. Toutes les autres vagues de froid remarquables avaient une période comprise entre 20 et 30 jours consécutifs.

3. Les périodes de froid les plus intenses se regroupent souvent autour de trois années consécutives : 1954-55-56, 1985-86-87 et dans une moindre mesure : 1962-63-64, 1978-79-80, 1996-97-98.

4. On remarque aussi des "trous" de plusieurs années sans vague de froid (ou très faibles) :
- 1952 - 1953
- 1957 - 1959
- 1973 - 1977 (1974 et 1976 très faibles)
- 1983 - 1984
- 1988 - 1990
- 1998 - 2005 (1999 très faible)
- 2007 - 2008

Comment survient une vague de froid ?

En Belgique, l'arrivée d'une vague de froid se fait soit par le Nord, soit par le Nord-Est, soit par l'Est, à partir d'une zone de concentration importante d'air froid.

Une vague de froid typique est une invasion d'air froid par le Nord-Est (Scandinavie, voire régions plus septentrionales encore), alimenté secondairement par des courants continentaux d'Est, à partir de régions ayant déjà été refroidies depuis quelques temps auparavant (Europe de l'Est ou Russie).


Banquise sur la côte belge en janvier 1997.
Photos : B. Bozet

En fait, une vague de froid connaît trois phases bien distinctes :

1. Une phase de refroidissement, appelée aussi phase advective froide. Cette phase ne dure que 2-3 jours seulement. 

2. Une phase d'autoalimentation de ce froid, appelée aussi phase radiative. La durée de cette phase est fort variable, de quelques jours à quelques semaines. C'est la durée et la force de cette phase dont va dépendre l'intensité de notre vague de froid.

3. Une phase de réchauffement, la phase advective chaude. Cette phase peut être très rapide, d'une durée inférieure à 24h, ou durer aussi quelques jours.

Qui dit vague de froid pense également aux précipitations hivernales.
Or ce n'est pas souvent le cas. Les épisodes neigeux en Belgique ont souvent lieu lors de passage de perturbations dans des flux polaires de Nord. Mais les températures sont à ce moment souvent proches du 0°C. Les températures ne se maintiennent généralement pas longtemps à ces valeurs en Basse et Moyenne Belgique et seule la Haute Belgique garde une couche de neige, alors qu'ailleurs elle fond rapidement.
Cependant la neige peut également arriver lors d'une vague de froid, avec comme conséquence un enneigement de plus longue durée.
La neige peut nous arriver lors des trois phases pré-citées, avec à chaque fois un scénario complètement différent.

Lors de la phase advective froide, les précipitations peuvent ainsi se transformer progressivement de la pluie en neige fondante puis en neige, au fur et à mesure de l'invasion de l'air froid. Cette invasion d'air froid peut aussi parfois réactiver une zone de précipitations en refroidissant les masses d'air qui la composent et donner lieu à des précipitations importantes. Ce fut le cas lors de la vague de froid de 1985, et dans une certaine mesure celle de 1979, même si cette dernière est assez particulière, nous le verrons lors la présentation détaillée.


Situation synoptique exceptionnelle du dernier jour de 1978.
Source : Wetterzentrale

La phase radiative est généralement très sèche et très froide, avec des températures qui peuvent descendre à des valeurs exceptionnellement basses. La présence d'air froid est généralement associée à un anticyclone très puissant, comme le fameux "Paris-Moscou". Ce dernier nous protège des entrées maritimes douces, mais aussi de toute forme de précipitations. Quelques flocons de neige en grain pourront être observés lors de journées grises sous inversion thermique. L'exemple typique de cette situation fut février 1986.
Cependant, il arrive parfois que des dépressions remontent de la Méditerranée et entrent en contact avec le flanc sud de l'anticyclone. Le contact entre l'air humide de la dépression et l'air très froid de l'anticyclone vissé sur nos régions amène des précipitations hivernales localement très importantes. Très importantes et localement parce que ces dépressions sont littéralement arrêtées par l'anticyclone et "se vident" sur place. C'est pourquoi en janvier 1987, Nice, puis Paris, ont été complètement paralysées par la neige, alors que Bruxelles n'a pas vu le moindre flocon. Une situation similaire a été rencontrée en 1997, même si là, l'Ouest de notre pays a connu quelques précipitations neigeuses. 


Remontée de la dépression méditerranéenne le 14 janvier 1987 : Neige sur tout
le sud de la France et Nice bloqué sous la neige. La Belgique sera épargnée.
Source : Wetterzentrale

Lors de la phase advective de réchauffement, la neige peut aussi faire son apparition si cette phase n'est pas trop rapide. L'arrivée d'un front chaud d'une dépression océanique, au contact de l'air froid peut donner ainsi des quantités importantes de neige en très peu de temps. Malheureusement il s'agit là du chant du cygne de la vague de froid et quelques heures plus tard, de la pluie, précédée éventuellement de neige fondante, avec augmentation graduelle en continu de la température nous attend. Un bel exemple de ce type est la fin de la vague de froid de février 1986. Parfois la pluie peut directement tomber sur un sol encore gelé occasionnant un verglas mémorable comme en fin de vague de froid en 1979.

Les différents acteurs climatiques et centres d'actions atmosphériques nécessaires.

Plusieurs acteurs de haute et basse pression jouent un rôle important lors d'une situation hivernale donnée :

- l'Anticyclone polaire et ses ramifications sur le Groenland.
- la Dépression islandaise.
- l'Anticyclone des Açores.
- les Dépressions atlantiques.
- l'Anticyclone de Sibérie.
- la Dépression méditerranéenne.

Les anticyclones jouent un rôle majeur, les dépressions complètent le tableau comme des acteurs de second rôle.
En effet, en hiver, ce sont les hautes pressions qui dominent la scène, ce qui s'explique par la règle suivante :

L'air froid pèse plus lourd que l'air chaud et aura donc tendance à créer une haute pression. Si cette haute pression se place sur l'Europe, elle aura tendance à amener de l'air froid sur son flanc sud, ce qui l’auto-alimentera : c'est pourquoi les zones de hautes pressions peuvent se maintenir longtemps en hiver et la durée d'une vague de froid peut dès lors se prolonger plusieurs semaines.

La mise en place d'une vague de froid déprendra du placement des anticyclones cités ci-dessus.

La position de l'anticyclone des Açores, couplé à la position de la dépression islandaise, joue un rôle dynamique de premier ordre : c'est d'ailleurs sur leurs placements respectifs qu'est calculé l'indice NAO (North Atlantic Oscillation).
Cet indice est calculé à partir de la différence de pression entre Lisbonne (Portugal) et Reykjavik (Islande), en prenant l'anomalie de pression (écart à la moyenne) normalisée (divisée par l'écart-type de la pression).

Selon la valeur de cet indice, les dépressions atlantiques pourront ou non atteindre l'Europe. Lors d'un indice NOA négatif, les conditions sont telles que les dépressions atteignent difficilement l'Europe. Cette situation est donc plus propice à la mise en route d'une vague de froid sur notre continent.


Situation de NAO négative
 

Situation de NAO positive
Source : http://www.intellicast.com/DrDewpoint/

Les deux autres anticyclones, à savoir le polaire avec sa ramification groenlandaise et l'anticyclone de Sibérie sont des anticyclones thermiques. Ils apparaissent en hiver suite à la présence d'air très froid sur ces régions. De leur présence et de leur force va dépendre l'arrivée ou non d'une vague de froid. L'indice AO (Arctic Oscillation) est un bon indicateur de la force de l'anticyclone polaire.

Les dépressions méditerranéennes occupent une place à part. Durant l'hiver, elles jouent un rôle important dans la dynamique des vagues de froid car elles attirent vers elles l'air froid du continent. Ces dépressions jouent également un rôle dans des épisodes neigeux sur le flanc sud de l'anticyclone, comme expliqué ci-dessus.
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Peut-on prévoir une vague de froid dans une prévision saisonnière ?

Il y a deux éléments de réponse, les deux étant liés : 

-  Tous les 23 ans en moyenne, il est courant de voir deux ou trois hivers rudes (avec des vagues de froid particulièrement marquées) en suivant : 2009 - 1986 - 1963 - 1940 - 1917... Les anciens se souviennent des durs hivers de la seconde guerre mondiale, le terrible hiver de 1963 suivi d'un 1964 relativement froid aussi et les trois hivers du milieu des années 80 : 85, 86 et 87. Ces dernières années, nous avons eu 2009, 2010 et 2011.
Ce cycle s'expliquerait par la concordance avec les minima d'activité solaire, mais une fois sur deux, puisque le cycle d'activité dure 11-12 ans (en fait le véritable cycle solaire dure bien 23 ans; il y a chaque fois une alternance de la polarité des taches solaires à chaque reprise d'activité solaire).


 
- l'anomalie des températures des océans proches (Atlantique, Mer du Nord,...) et moins proches (Pacifique avec le fameux phénomène El Niño) a une influence sur le placement des centres d'actions météorologiques (par exemple, on a pu remarquer une corrélation entre les anomalies de la température des eaux de surface (SST) de l’Atlantique et de la Mer du Nord de la fin de l'automne et l'indice NAO de l'hiver qui suit. Comme l'a démontré M. Cassou dans une étude très intéressante, la structure des SST en tripôle donnera plutôt un hiver à tendance NAO+, donc doux et humide alors que la structure des SST en "Fer à cheval" donnera plutôt un hiver froid et sec (NAO-).

Source : Cassou et al., 2004

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Vague de froid, hiver rude... Et réchauffement global ?

Les hivers 2009, 2010 et 2011 feraient donc partie d'un cycle d'hivers froids (et neigeux), et, réchauffement ou pas, il y aura toujours des hivers plus doux et d'autres plus froids, même si le réchauffement climatique va rendre ceux-ci de moins en moins froids. C'est d'ailleurs ce qu'on observe déjà : quand on compare les hivers de ce fameux cycle, ceux des hivers des années 85 et suivantes, le terrible hiver de 1963 (très long où l'on a même eu des banquises sur notre littoral qui dépassaient plusieurs mètres de haut (voir photo)), les hivers du début de la dernière guerre, on remarque que cet hiver et celui de l'année passée sont quand même nettement moins rudes que leurs aînés. Pour preuve, nous avons fait une comparaison des vagues de froids depuis 1950, et on remarque que celle de l'année passée (modérée) et les deux de cette année (faibles) sont quand même (très) loin derrière ceux des années 80 et celui de 1963, hors catégorie.


La banquise sur nos plages : c'est arrivé plusieurs fois au cours du siècle précédent,
et particulièrement lors de ce fameux hiver 1963, elle-ci a atteint une hauteur de plusieurs mètres !
Photo, edo, gallerie photo de MeteoBelgique.

Alors, oui, ces derniers hivers, même s'il étaient froids, le réchauffement est sensible. Ces hivers auraient pu (dû ?) être bien plus rudes encore...



Cet article fait partie d'une étude présentée par MeteoBelgique lors du XIXe colloque international de Climatologie, en septembre 2006, complété ensuite avec les derniers éléments climatiques de ces dernières années.

Quelques vagues de froid mémorables sont présentées dans le dossier "Vagues de froid" :

Premier bilan de la vague de froid 2009

Bilan de l'épisode froid de Février-Mars 2005

Bilan de la vague de froid de Janvier 1997

Bilan de la vague de froid de Février 1991

Bilan de la vague de froid de janvier 1987

et dans le dossier "Climat d'hier et d'aujourd'hui" :

Décembre 2010 : le mois de la neige

L'hiver 1984-1985 : un hiver très dur 

L'hiver 1981-1982 : un hiver très particulier 

L'hiver 1978-1979 : un hiver impressionnant

Novembre 1973 : un enneigement exceptionnel ?

Février 1956 : le plus froid mais pas le plus neigeux en Belgique

 
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