Observatoire français des tornades et orages violents

Un système orageux virulent, producteur de violentes micro- et macrorafales, provoque des dommages localement sévères durant l’après-midi et la soirée du 29 avril 2018, de la Bourgogne jusqu’en Belgique, dans un couloir long de plus de 400 kilomètres.

Toitures soufflées, bâtiments effondrés, arbres abattus… une multitude de dommages ont été rapportés lors des orages qui ont sévi de la Nièvre aux Ardennes, le 29 avril dernier en cours d'après-midi. Une brève tornade était même observée et filmée non loin de Vitry-le-François, dans la Marne, illustrant la virulence de cet épisode orageux.

Les investigations réalisées par Keraunos à la suite de ces événements, appuyées de témoignages, d'informations issues de la presse locale, et d’une minutieuse enquête de terrain menée par K. Leclercq, permettent de conclure à un ensemble de macrorafales qui se sont déroulées au sein d’un axe qui s'étire de la Nièvre (France) au Limbourg (Belgique) en passant par la Saône-et-Loire, l’Yonne, la Côte-d’Or, l’Aube, la Marne, les Ardennes, puis les provinces de Namur et de Liège.

Un relevé de dommages approfondi et complémentaire a pu être effectué par la suite par G. Milcareck sur l'ensemble de la trajectoire, de la France à la Belgique. La carte synthétique ci-dessous permet de mettre en évidence les dégâts (en rouge) relatifs à des rafales estimées supérieures à 120 km/h (attention, le sens de lecture de gauche à droite correspond à une lecture du sud vers le nord) du nord de la Nièvre à la Belgique : 

Au sein de cet axe principal, des microrafales très puissantes sont observées, produisant de véritables tranchées nommées "burst swath" et capables d’emporter des objets sur une longue distance.

L’épisode venteux revêt un caractère remarquable compte tenu de la trajectoire parcourue au sein d’une même structure orageuse : 450 km au total. L'ensemble range cet épisode orageux dans la catégorie des derechos. Localement, les dommages sont spectaculaires et les vents estimés supérieurs à 200 km/h. Pour autant, aucun axe de convergence structuré, ni aucun élément permettant d'identifier le passage d'un phénomène tourbillonnaire n'a pu être mis en évidence sur les territoires les plus sinistrés. Les dommages observés, par leur organisation et leurs caractéristiques, sont typiques de ceux produits par des rafales descendantes.

De la Nièvre au sud de l’Aube, les dégâts causés par le système orageux sont peu importants, même si des reports de dégâts sont déjà signalés principalement sur la végétation, notamment dans le secteur de Montsauche-les-Settons.

En franchissant le département de l’Aube, les rafales se renforcent nettement et atteignent un premier pic d’intensité entre Vendeuvre-sur-Barse et Brienne-la-Vieille. Là, les vents sont destructeurs et estimés proches de 200 km/h (intensité D4) : bâtiments industriels éventrés ou écroulés, station de lavage traînée au sol, nombreux arbres brisés, toitures arrachées. Aussi bien dans ce périmètre que dans l’ensemble des zones sinistrées partout ailleurs, les mêmes phénomènes produisent les mêmes dommages : les microrafales, qui se déclenchent successivement dans un périmètre restreint (parfois 200 m seulement), viennent s’écraser littéralement au sol et entraîner la destruction des bâtiments ou de la végétation. Au sein des burst swaths consécutifs à ces microrafales, des débris sont parfois traînés à plusieurs centaines de mètres. Il s’agit là de dommages caractéristiques de rafales descendantes de grande ampleur, qui ont déjà été observés dans le passé (Vosges en juillet 1984 ou Robert-Espagne en 2015). Ils peuvent être à tort imputés à un tourbillon alors qu’aucun axe de convergence n’est identifiable, et même s’ils se reproduisent en ligne droite sur plusieurs kilomètres.

En poursuivant sa route vers le Nord, l’axe orageux connaît une phase temporaire d’affaiblissement, avant de reprendre de la vigueur au niveau de Cloyes-sur-Marne. Là, les dommages sont très importants et les vents de nouveau estimés proches de 200 km/h (intensité D4) : hangars écroulés, arbres brisés net, toitures arrachées, objets traînés sur plusieurs centaines de mètres dans les burst swaths les plus importants. Selon les témoignages recueillis à Cloyes-sur-Marne, le phénomène venteux dure une à deux minutes, avec une soudaine accentuation des rafales et une visibilité très réduite par la pluie ou la grêle. C’est dans ce contexte d’accentuation des courants descendants qu’est observée la tornade EF0 de Vanault-le-Châtel (voir plus bas), au final périphérique des couloirs de vents linéaires destructeurs.

En approchant des Ardennes, et sur une partie de la province belge de Namur, l’axe orageux connaît une nouvelle et dernière phase d’intensification (estimation : 200 km/h, soit une intensité D4). Dans la région de Charleville-Mézières, des pans de forêts sont détruits, toujours selon le même procédé : zones de dégâts circulaires, brèves tranchées linéaires sans axe de convergence structuré réellement identifiable, ou dégâts confus sans orientation particulière. On ne peut exclure là aussi qu'une faible tornade isolée ait pu se former en périphérie des axes de micro- et macrorafales, mais aucun élément n'a été identifié en ce sens à ce jour.

En Belgique, les rafales de vent atteignent voire dépassent les 200 km/h (intensité D4) dans le périmètre du hameau de Lenne (Hastière) où un corps de ferme est sérieusement endommagé. La toiture de l’un des bâtiments est arrachée et emporte une partie des murs en pierre de taille dans sa chute. Les villages aux alentours sont également touchés au sein d’un couloir un peu plus large qu’en France. Au-delà d’Yvoir et jusqu’à Saint-Trond, les rafales diminuent en intensité, et le phénomène venteux se dissipe définitivement dans le Limbourg, même si un noyau pluvieux persiste encore durablement.

Au total, le couloir de vents violents sous orages avoisine 450 kilomètres :

Le système orageux en cause s’est initié le 29 avril 2018, peu après 15h30 locales, à l’est de Nevers (Nièvre), non loin de la commune de Fours. Issu d’une cellule orageuse préexistante qui remontait depuis deux heures en provenance du Cantal vers le Puy-de-Dôme et l’Allier, l’orage s’intensifie soudainement en abordant le Parc Naturel Régional du Morvan.

Le système orageux mute alors rapidement en système convectif de méso-échelle (MCS) et présente en quelques minutes des réflectivités radar dites en "bow echo" (écho en arc), avec assèchement net dans les courants descendants. Ce type de signature radar est couramment associé à de puissantes rafales descendantes. De fait, il ne tarde pas à déclencher ses premières rafales de vent destructrices :

• vers 16h00, il balaie le secteur de Montsauche-les-Settons (Nièvre) et provoque les premiers dégâts sur la végétation ;

• entre 16h15 et 17h00, il remonte du sud vers le nord le département de l’Yonne, sans provoquer de dommages sévères ;

• vers 17h00, le système orageux reste bien structuré et aborde le département de l’Aube. Il balaie les environs de Bar-sur-Seine à 17h30, produit des rafales mesurées à plus de 110 km/h à Celles-sur-Ource, puis déclenche de violentes macrorafales dans les environs de Vendeuvre-sur-Barse, avant de s’affaiblir très temporairement ;

• vers 18h00, les courants descendants s’intensifient de nouveau sur le flanc oriental du MCS au moment où il se présente sur le département de la Marne, plus précisément sur la région de Vitry-le-François. De violentes macrorafales s’abattent au sol, générant par réaction un mesovortex juste à l’ouest de leur zone d’étalement ; celui-ci entre en phase d’occlusion en quelques minutes, générant une tornade EF0 qui parcourt environ 3 kilomètres au sol sur la commune de Vanault-le-Châtel. Cette tornade est filmée depuis Bussy-le-Repos, par Christophe Asselin, chasseur d’orage présent sur place.

• vers 19h00, le système orageux atteint le département des Ardennes en présentant toujours une très forte activité. Il déclenche de nouvelles micro- et macrorafales particulièrement violentes.

• vers 20h00, le système orageux se présente sur la Belgique, où il sévira encore avec violence pendant une heure, avant de se déstructurer progressivement.

En somme, ce MCS compact et virulent a transité durant 4h30 sur le territoire français, selon un axe de translation du SSO vers le NNE, à 75 km/h de moyenne. Il a déclenché une série de macrorafales à plusieurs reprises, essentiellement concentrées sur le flanc oriental du système, qui a présenté de manière persistante une structure en bow-echo.

La production d’une tornade isolée en périphérie des macrorafales, dans ce contexte, n’est pas étonnante ; leur formation est généralement la conséquence d’une ondulation localisée puis d’une rupture dans la structure du bow-echo, sous l’effet des coups de boutoirs causés par les rafales descendantes (génération d’un mesovortex temporaire). L’organisation spatiale des dégâts causés par les microrafales et la tornade à l’est de Vitry-le-François n’est d’ailleurs pas sans rappeler des cas documentés par le passé, par exemple celui analysé par Fujita en 1978 en Illinois.

On note enfin que ce MCS a eu tendance à se structurer sous la forme d’un LEWP lors de sa maturité (Line Echo Wave Pattern), ce qui témoigne de la présence d’une méso-dépression persistante sur son flanc occidental (avec possibilité non exclue d'un mésocyclone profond et durable noyé dans la structure). Ce type d’orage est connu pour être durable et particulièrement propice à la production de violentes rafales de vent, ce qui s'est vérifié ce 29 avril 2018 avec cet épisode de type derecho.

Illustration de dommages marquants : 

L’épisode orageux du 29 avril 2018 s’est organisé au sein d’un flux de sud à la fois rapide et fortement cyclonique. L’élément dynamique principal de cette situation est lié à la remontée d’une anomalie de tropopause vigoureuse depuis l’Espagne vers le centre de la France, comme l’illustre les réanalyses ERA5 :

Pilotée par un thalweg d’altitude positionné sur le proche Atlantique, cette anomalie de tropopause fait onduler le courant-jet lors de son transit vers le nord, et génère conséquemment une configuration de sortie gauche / entrée droite simultanée très divergente. Le soulèvement dynamique induit est virulent.

Dans le même temps, de fortes advections froides franchissent les Pyrénées à l’étage moyen (ci-dessous à gauche), tandis qu’une dépression se creuse en surface sur le Centre puis le nord du pays. Il s’ensuit l’enroulement d’une onde de hautes valeurs de thêta’w de la Bourgogne à la Lorraine ; celle-ci renforce le soulèvement à échelle synoptique et instabilise nettement les profils verticaux sur le quart nord-est du pays.

Cette instabilité est confirmée par le reforecast ARW 3 km qui a été réalisé sur cet épisode. Il présente des valeurs de MUCAPE souvent proches de 1000 J/kg sur le quart nord-est du pays, avec des MULI de -2 à -4 K (ci-dessous à gauche). Plus remarquable, la DCAPE dépasse souvent 600 J/kg, soit une valeur élevée pour un mois d’avril (c’est ici un élément favorable au déclenchement de puissants courants descendants).

L’ensemble est par ailleurs associé à la remontée d’un jet de basses couches depuis les régions méditerranéennes. Canalisé par la vallée du Rhône, il s’accélère tout en remontant progressivement plus au nord. A 700 hPa, un même jet de sud est présent, avec des vitesses de vent moyennes qui dépassent localement 130 km/h entre Bourgogne et Champagne.

L’ensemble dessine une configuration particulièrement propice à la formation d’orages très venteux sur le nord-est de la France, en raison de la conjonction d’une forte dynamique atmosphérique et d’une instabilité significative.

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