Tornade EF2 à Gerbépal (Vosges) le 13 mai 2015
Le 13 mai 2015, à 19h55 locales, une tornade supercellulaire à multivortex d'intensité modérée (EF2) traverse les Hautes Vosges, entre la vallée des Granges et la vallée de la Meurthe (département des Vosges). Le phénomène, qui a pu être filmé, s'est déclenché au passage d'une cellule orageuse virulente qui a poursuivi sa route en plaine d'Alsace et outre-Rhin.
La tornade a plus particulièrement frappé les territoires communaux de Gerbépal et de Ban-sur-Meurthe-Clefcy, où plusieurs parcelles de forêts centenaires ont souffert sur des superficies assez importantes. Elle s'inscrit par ailleurs dans un outbreak de tornades franco-allemand (épisode de tornades groupées), qui totalise 4 cas pour la journée du 13 mai 2015 (1 en France et 3 en Allemagne : à Affing, Bonndorf im Schwarzwald et Lenzkirch). A noter que les tornades de Bonndorf im Schwarzwald et Lenzkirch sont issues du même système supercellulaire que celui qui a généré la tornade de Gerbépal.
Il est à noter que la dernière tornade recensée dans les Vosges s'était produite à Soulosse-sous-Saint-Elophe le 11 février 2007. D'intensité EF2, elle avait arraché plusieurs toitures dans ce village.
La tornade a plus particulièrement frappé les territoires communaux de Gerbépal et de Ban-sur-Meurthe-Clefcy, où plusieurs parcelles de forêts centenaires ont souffert sur des superficies assez importantes. Elle s'inscrit par ailleurs dans un outbreak de tornades franco-allemand (épisode de tornades groupées), qui totalise 4 cas pour la journée du 13 mai 2015 (1 en France et 3 en Allemagne : à Affing, Bonndorf im Schwarzwald et Lenzkirch). A noter que les tornades de Bonndorf im Schwarzwald et Lenzkirch sont issues du même système supercellulaire que celui qui a généré la tornade de Gerbépal.
Il est à noter que la dernière tornade recensée dans les Vosges s'était produite à Soulosse-sous-Saint-Elophe le 11 février 2007. D'intensité EF2, elle avait arraché plusieurs toitures dans ce village.
Principales caractéristiques de la tornade
* intensité maximale : EF2 soit des vents estimés de 175 à 220 km/h* distance parcourue : 16,1 kilomètres
* largeur moyenne : 250 mètres (jusqu'à 750 mètres)
* communes traversées : GRANGES-SUR-VOLOGNE (la Vologne, Prespré), BARBEY-SEROUX (le Vieux Pré, la Grande Roche, Beninfaing), ARRENTÈS-DE-CORCIEUX (le Chapon, les Seuchaux), GERBÉPAL (ruisseau de Rayrand, la Basse de Martimpré, D8, le Haut des Frêts), BAN-SUR-MEURTHE-CLEFCY (la Plainfaing, Défilé de Straiture, le Grand Boroge), LE VALTIN (village, la Meurthe)
* département : VOSGES (88)
* altitude moyenne du terrain : 800 mètres (entre 536 mètres et 1096 mètres)
* type de terrain : prairies ; forêts de conifères ; forêts mélangées ; forêt et végétation arbustive en mutation
* principaux dégâts : arbres feuillus et conifères déracinés, étêtés ou brisés net à la base (hors forêt) ; parcelles de forêts très endommagées, voire dévastées (arbres conifères brisés net, dont des épicéas adultes bicentenaires d'une hauteur comprise entre 30 et 50 mètres) ; une trentaine d'habitations touchées : toitures détuilées, faîtières arrachées ; un pan entier d'une toiture d'habitation arraché et projeté à 30 mètres ; un abribus soulevé de terre et traîné sur quelques mètres vers l'ouest ; plusieurs poteaux électriques à basse tension (bois et métal) couchés, pliés ou brisés à la base ; un hangar éventré et débris projetés entre 50 et 150 mètres, dont des tôles retrouvées enroulées autour de troncs d'arbres à environ 60 mètres ; quelques projections de débris : têtes de sapins, tôles et planches de bois ; hébergements en forme de bulles emportés ou détruits par la tornade au Valtin
* type de terrain : prairies ; forêts de conifères ; forêts mélangées ; forêt et végétation arbustive en mutation
* principaux dégâts : arbres feuillus et conifères déracinés, étêtés ou brisés net à la base (hors forêt) ; parcelles de forêts très endommagées, voire dévastées (arbres conifères brisés net, dont des épicéas adultes bicentenaires d'une hauteur comprise entre 30 et 50 mètres) ; une trentaine d'habitations touchées : toitures détuilées, faîtières arrachées ; un pan entier d'une toiture d'habitation arraché et projeté à 30 mètres ; un abribus soulevé de terre et traîné sur quelques mètres vers l'ouest ; plusieurs poteaux électriques à basse tension (bois et métal) couchés, pliés ou brisés à la base ; un hangar éventré et débris projetés entre 50 et 150 mètres, dont des tôles retrouvées enroulées autour de troncs d'arbres à environ 60 mètres ; quelques projections de débris : têtes de sapins, tôles et planches de bois ; hébergements en forme de bulles emportés ou détruits par la tornade au Valtin
NB : l'intensité des tornades est déterminée sur l'échelle EF augmentée. Cette version de l'échelle EF, mise en place par KERAUNOS depuis 2009, ajoute aux critères américains une série de spécificités propres à l'habitat européen.
Trajectoire de la tornade
© Keraunos (fond de carte: Géoportail)
© Keraunos (fond de carte: Géoportail)
Nous remercions Quentin Colle, Paul Collé, Kévin Leclercq, Guillaume Hobam et Stéphane Menet pour leur contribution.
Une tornade de relief d'une largeur inégale mais parfois remarquable
La tornade de Gerbépal a fait l'objet d'une enquête de terrain qui a été effectuée par Kévin Leclercq, Guillaume Hobam, Quentin Colle et Paul Collé. Le phénomène, qui a parcouru une distance totale de 16,1 kilomètres a provoqué des dégâts assez importants dans des forêts de conifères et sur plusieurs habitations de la commune de Gerbépal. Un axe de convergence a pu être identifié en plusieurs points de la trajectoire.Sur les lieux qui présentent une déclivité prononcée et subite, la tornade a produit des dégâts sur une largeur spectaculaire proche de 750 mètres, notamment à l'approche de la Basse de Martimpré et du défilé de Straiture. Ce type d'évasement, qui rappelle les caractéristique de la tornade EF2 de Saint-Alyre-d'Arlanc (63) du 28 juillet 2013, se rencontre plus fréquemment dans les cas de tornades de relief, dont les largeurs oscillent fréquemment entre 300 et 800 mètres en France. La topographie dans son ensemble a également dû contribuer aux variations d'état du tourbillon, qui a provoqué des dégâts irréguliers et dans des proportions très variables.
Les premiers dégâts sont observés aux abords de la vallée des Granges, rive droite de la Vologne (commune de Granges-sur-Vologne). Ponctuellement, et sur une faible largeur, la végétation est atteinte et concerne essentiellement des conifères. Après 5 kilomètres de trajectoire, la tornade heurte la tête de Nayemont, un point culminant à 965 mètres qu'elle semble contourner par le nord. Sur le flanc est, la forêt est plus sérieusement atteinte : les conifères sont abattus ou brisés net à la base, principalement selon une orientation du nord vers le sud, sauf en contrebas où l'orientation est parfois inverse. Surtout, la zone de dégâts s'évase considérablement pour atteindre 700 mètres jusqu'au ruisseau de Rayrand, situé à l'ouest immédiat de la Basse de Martimpré, commune de Gerbépal. La superficie touchée peut être estimée à environ 20 hectares.
Sur la commune de Gerbépal, la tornade frappe d'abord la hameau de la Basse de Martimpré, situé dans un vallon à 720 mètres d'altitude. Au total, une trentaine d'habitations sont touchées. La toiture de l'une d'entre elles est partiellement arrachée. Plusieurs parcelles de conifères sont détruites. Un abribus a même été déplacé par la tornade et projeté à contre-flux vers l'ouest. Après avoir couvert une grande partie du vallon sur une largeur comprise entre 300 et 700 mètres, la tornade perd temporairement son contact avec le sol en progressant vers l'est.
Après une distance de près de 700 mètres sans dégâts perceptibles, la tornade frappe le hameau du Haut des Frêts et endommage plusieurs bois de conifères et de feuillus. Une grange située en périphérie nord du couloir de dégâts est éventrée et ses débris portés à quelques dizaines de mètres.
En poursuivant sa course vers l'est, la tornade épargne temporairement plusieurs parcelles de forêts avant de provoquer de nouveaux dommages dans la vallée de la Petite Meurthe (commune de Ban-sur-Meurthe-Clefcy). Sur le flanc ouest de cette vallée, jusqu'aux abords de Plainfaing, des pans de forêts sont endommagés. Mais c'est surtout au niveau du défilé de Straiture - un passage naturel très étroit planté d'épicéas centenaires - que la tornade a provoqué les dégâts sur la plus grande superficie, que nous pouvons estimer à 40 hectares. Le site, classé Natura 2000, et déjà partiellement touché par une macrorafale le 30 juin 2012, est traversé de part en part par la tornade, sur une largeur qui oscille entre 300 et 750 mètres. A cet endroit, des épicéas bicentenaires dont la hauteur varie entre 30 et 50 mètres, sont déracinés ou brisés net.
La tornade endommage ensuite ponctuellement une parcelle de la forêt domaniale de la Haute-Meurthe, à hauteur du Grand Boroge. Elle poursuit sa route jusqu'au Valtin, où elle endommage huit habitations (essentiellement des tuiles envolées), brise des conifères en lisière de forêt et emporte des hébergements en forme de bulles dans un hôtel de plein air. La tornade se dissipe au-delà de ce point.
Une tornade à multivortex
Une vidéo de la tornade a pu être effectuée au hameau du Haut des Frêts. On y voit une vaste zone tourbillonnaire principale approcher et frôler l'observateur d'ouest en est (de la droite vers la gauche), en présentant une structure relativement anarchique mais néanmoins virulente et productrice de dommages. Il s'agit là du coeur de la tornade, manifestement malmené par l'environnement accidenté qu'il traverse. En deuxième partie de vidéo, un tourbillon isolé, parfaitement constitué et de taille réduite, entre soudainement en contact ferme avec le sol et circule à proximité immédiate du témoin. Ce tourbillon périphérique, virulent, balaie rapidement la zone située à quelques mètres devant lui avant d'éventrer un hangar (situé hors cadre, à gauche du vidéaste) :
Après analyse des dégâts au sol, il s'avère que ce tourbillon est distinct du coeur de la zone rotative principale, et se situe ainsi en bordure nord du couloir de dégâts, comme l'illustre le schéma ci-dessous. C'est ainsi bien un vortex périphérique secondaire dont a été témoin ce vidéaste, ce qui n'est pas sans fournir un témoignage particulièrement intéressant sur le comportement d'une tornade à multivortex dans ce type d'environnement accidenté :
La tornade de Gerbépal a probablement développé une structure à multivortex en plusieurs points de sa trajectoire. Plusieurs étroits couloirs de dommages sévères ont en effet été observés en divers points des forêts traversées par cette tornade.
Habitations endommagées et forêts dévastées
Localement, la tornade de Gerbépal a produit des dégâts importants sur plusieurs parcelles de forêts de conifères mûrs et bien enracinés, notamment à l'approche de la Basse de Martimpré (Gerbépal) et au niveau du défilé de Straiture (Ban-sur-Meurthe-Clefcy) où même les arbres les plus vigoureux sont tordus ou brisés, y compris en lisière de forêt. Ce type de dommages permet de considérer que la tornade a atteint ponctuellement le niveau EF2 (bas de l'échelon) sur l'échelle de Fujita améliorée. Partout ailleurs, les dégâts s'apparentent davantage à un phénomène d'intensité EF1, notamment au coeur du hameau de la Basse de Martimpré, et au niveau du Haut des Frêts.
Les photographies suivantes montrent l'intensité des dommages en plusieurs points de la trajectoire :
A
1 Granges-sur-Vologne - Premiers dégâts observés à proximité de la Vologne - Arbres couchés en direction du nord
2 Arrentès-de-Corcieux - Parcelles de forêts détruites entre le Chapon et les Seuchaux, en contrebas de la tête de Nayemont - Abattis complet sur des arbres conifères mûrs
3 Gerbépal - Ruisseau de Rayrand - Un coteau dévasté. Flèches rouges : sens de chute des conifères. Premier plan : une tête de sapin emportée vers le nord-est. Arrière plan : tête de Nayemont
4 Gerbépal - La Basse de Martimpré - Sapinière dévastée près de la route de la Basse
5 Gerbépal - La Basse de Martimpré - Intersection des routes de la Basse et de Rayerant - Abribus déplacé par la tornade (à l'origine, il avait été déplacé vers l'ouest comme l'indique la flèche). Flèches rouges discontinues : trajectoire de la tornade
6 Gerbépal - La Basse de Martimpré - 3, route de Rayerant - Pan de toiture entièrement arraché et projeté vers l'est-nord-est, à 30 mètres environ
7 Gerbépal - La Basse de Martimpré - route de Rayerant - Vue d'ensemble en direction du sud et de la rue des Boutons d'Or. Poteaux électriques couchés ou brisés à la base. Arbres déracinés ou étêtés. A l'arrière plan, habitation dont la toiture a été partiellement arrachée. Flèches rouges discontinues : trajectoire de la tornade
8 Gerbépal - le Haut des Frêts - Grange éventrée par un vortex secondaire, objet de la vidéo. A gauche : l'habitation intacte, d'où a été filmée la tornade. Flèches rouges discontinues : trajectoire du vortex secondaire
9 Gerbépal - le Haut des Frêts. Tôles provenant de la grange éventrée, enroulées autour de troncs d'arbres (d'autres tôles ont été projetées à 150 mètres). Flèches rouges discontinues : trajectoire de la tornade
10 Ban-sur-Meurthe-Clefcy - Défilé de Straiture - Epicéas couchés en tous sens, au coeur de la tornade
11 Ban-sur-Meurthe-Clefcy - Défilé de Straiture, côté nord - A gauche, l'entrée du défilé, côté ouest, planté d'épicéas de très haute futaie (photographie prise avant la tornade). A droite, la même prise de vue après la tornade : abattis complet sur ce même coteau. Flèches rouges discontinues : trajectoire de la tornade
12 Le Valtin - Village - Conifère couché vers le nord, le long de la D23. Flèches rouges discontinues : trajectoire de la tornade
13 Le Valtin - Village - Végétation endommagée
14 Le Valtin - Auberge du Val Joli - Faibles dégâts sur une terrasse : mobilier déplacé
15 Le Valtin - Hôtel du Val Joli - Hébergements de plein air détruits
16 Le Valtin - Projections diverses à distance
Nous remercions Philippe Laruelle, propriétaire de l'hôtel et de l'auberge du Val-Joli, pour sa précieuse collaboration.
Analyse des conditions météorologiques
Comme le montre le champ ci-dessous à gauche, issu du modèle WRF 13 km Europe, un rapide flux d’ouest à sud-ouest est en position le mercredi 13 mai 2015 sur la France, en altitude, à l’avant d’un minimum qui approche par l’Atlantique. Ce flux véhicule une onde barocline bien alimentée en air chaud et très humide (thêta’w > 15°C à 850 hPa), qui remonte rapidement du Golfe de Gascogne vers la Bourgogne et l’Alsace, qu’elle atteint en cours d'après-midi (ci-dessous à droite) :
Une dépression secondaire de méso-échelle évolue dans la tête d’onde, et se positionne en fin de journée entre le sud des Vosges et le nord de la Suisse. Celle-ci est bien identifiée sur la carte pointée de 20h00 locales (ci-dessous à gauche) et bien modélisée, autant dans sa localisation que dans son creusement, par le modèle à haute résolution WRF 1 km France (ci-dessous à droite) :
Cette dépression secondaire accentue sensiblement la convergence près du sol, et renforce l'hélicité relative dans les basses couches de l'atmosphère. C'est notamment sur un axe sud-Lorraine / Alsace que les plus fortes valeurs de SRH 0-3 km sont modélisées :
Le phasage de cette très forte hélicité relative et d'une forte instabilité latente (voir la SBCAPE ci-dessous à gauche), a conduit à une situation fortement propice aux supercellules, comme l'illustre l'indice composite SCP (Supercell Composite Parameter) :
Un profil vertical a été reconstitué pour le secteur de Gerbépal, vers 20h00 locales, soit à l'heure de la tornade (voir l'émagramme oblique et l'hodographe ci-dessous). Ce profil a été bâti à partir des données réelles du réseau d'observations au sol, complétées par des données de modélisation issues du modèle WRF-NMM à très haute résolution (1 km), dans son run initialisé le 13 mai 2015 à 12h TU. Il ressort un profil à la fois très instable et fortement cisaillé, propice au développement de supercellules et doté de caractéristiques favorables aux tornades. L'hodographe présente pour sa part un crochet caractéristique des situations tornadogènes et propices aux supercellules.
Les principaux indicateurs issus de ce profil reconstitué sont les suivants :
* MUCAPE de 3.226 J/kg
* MLCAPE de 1.248 J/kg
* MULI de -10 K
* MLLI de -5 K
* LCL bien abaissés à 1.100 mètres (soit à environ 300 mètres du sol)
* EL situés à 10.862 mètres (soit environ 300 m en-dessous de la tropopause)
* cisaillements 0-6 km de 33 m/s
* SRH 0-1 km de 216 m²/s²
* SRH 0-3 km de 319 m²/s²
Analyse de la cellule orageuse
La tornade de Gerbépal s'est formée sous un orage de nature supercellulaire, qui s'est développé environ 2 heures plus tôt, peu avant 18h00 locales, à la frontière entre la Haute-Marne et les Vosges. L'analyse des réflectivités radar montre une accentuation de l'activité de cette cellule entre 18h00 et 18h30 ; elle transite alors sur l'ouest du département des Vosges et entre rapidement dans une phase de split, qui aboutit à un dédoublement cellulaire réussi :* le moteur gauche prend la route du département de la Meurthe-et-Moselle, qu'il atteint vers 19h00, puis franchit rapidement l'extrémité sud-est de la Moselle, avant de se dissiper sur le Bas-Rhin un peu avant 21h00 locales.
* dans le même temps, la supercellule moteur droit traverse le département des Vosges d'ouest en est, provoquant de violentes chutes de grêle. A partir de 19h30, elle présente un écho en crochet bien structuré sur son flanc sud-ouest et commence à interagir avec une autre supercellule qui circule alors sur une trajectoire parallèle un peu plus au sud. Elle entre alors en phase tornadique vers 19h50 locales, et génère la tornade multivortex EF2 de Gerbépal.
Elle transite ensuite au nord immédiat de Colmar (Haut-Rhin), passe la frontière allemande vers 20h30, provoque de violentes rafales de vent dans les environs de Freiburg im Breisgau (Allemagne), puis s'approche de la frontière germano-suisse pour venir s'éteindre à proximité de Constance vers 22h30.
L'étude de la signature radar de cette cellule orageuse mène à la conclusion d'une supercellule de variante classique dans sa phase initiale, avec une tendance HP après 19h45. La vitesse de translation est estimée à 70 km/h.
Les images satellite ci-dessous ont été prises à 20h00 locales, soit au moment où la tornade venait de se dissiper. On remarque sur le canal visible la présence d'un bouillonnement convectif très marqué, notamment à proximité des Vosges. Le traitement colorisé met en évidence la présence de sommets pénétrants (overshooting tops) sur le flanc ouest du système orageux vosgien, ce qui constitue un élément classique pour les structures supercellulaires.
L'activité électrique produite par cette supercellule s'est avérée particulièrement intense. Elle a produit à elle seule plus de 3.000 décharges de foudre en 30 minutes :
La supercellule a été photographiée à plusieurs stades de son évolution. D'abord lors de son transit au nord d'Epinal, par Kevin Leclercq :
© Kévin Leclercq
Puis ici lors de sa phase tornadique (capture d'une vidéo réalisée par un habitant de Gerbépal). On y aperçoit distinctement le nuage-mur tornadique ainsi que le vortex lui-même :
Au même moment, la supercellule est photographiée par le sud par Lucas Adler. On y voit un bouillonnement convectif remarquable :
© Lucas Adler
Puis ici plus tardivement par Guillaume Scheib lors de son transit en Allemagne :
Prévision de l'épisode
Cet épisode orageux destructeur a été bien anticipé : un risque orageux sévère avait été identifié pour cette situation depuis le 10 mai, et un avis d'orage violent avait dès lors été émis le matin du 13 mai à 08h dans le bulletin quotidien de prévision des orages, avec validité pour la fin d'après-midi et le début de soirée :
Une mention spécifique visait le risque de grêle, en raison d'une probabilité d'occurrence de fortes chutes de grêle estimée supérieure à 50% le long d'un axe Haute-Saône / Vosges / centre Alsace. Le risque de tornade était pour sa part prévu significatif sur les Vosges, avec une probabilité proche de 30%.
Probabilité de grêle > 2 cm prévue le 13 mai 2014 (à gauche), et de tornade (à droite). © KERAUNOS
En complément des cartes de prévision ci-dessus, le bulletin de prévision du 13 mai 2015 mentionnait les éléments suivants :
Les premiers déclenchements orageux sont attendus majoritairement sous forme de supercellules parfois très actives et grêligènes, avec prédominance de moteurs droits classiques à déplacement modérément rapide (50 à 70 km/h), et possibilité isolée de variante LP.
[...]
ENTRE BOURGOGNE, FRANCHE-COMTE ET ALSACE...
RISQUE 3/4 : RISQUE D'ORAGES PARFOIS VIOLENTS, AVEC GRÊLE LOC. > 5 CM ET RAFALES LOC. > 100 KM/H
Les premiers orages sont attendus à partir du milieu d’après-midi entre sud Champagne, Bourgogne et sud Lorraine. Même s'ils conservent un caractère localisé, ils devraient rapidement présenter des intensités marquées et évoluer fréquemment sous forme de supercellules actives. En deuxième partie d’après-midi et jusqu’en début de soirée, ces orages évolueront vers l’est pour gagner les Vosges puis l’Alsace.
Ces orages pourront être localement violents, avec un risque de fortes chutes de grêle, de diamètre parfois supérieur à 5 cm, et des rafales de vent isolées mais susceptibles d’excéder ponctuellement 100 à 120 km/h. Une forte activité foudre accompagnera ces orages, qui présenteront en outre un potentiel pluviométrique qui restera marqué jusqu’en début de nuit (possibilité de lames d’eau > 30 mm en peu de temps).
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