Observatoire français des tornades et orages violents

Les situations propices aux orages en France

Les situations donnant lieu à cette instabilité sont extrêmement variées et fréquentes, tant celles-ci dépendent des conditions en surface, de la dynamique en altitude et du placement des différents centres d’actions météorologiques. Néanmoins, nous pouvons dégager quelques situations types, que l’on rencontre majoritairement sur l’ensemble du territoire selon la période de l’année.
 

Marais barométrique

Très courante au cœur de l’été, cette situation se caractérise par l’absence de flux directeur en surface et/ou en altitude et par peu de forçages dynamiques.
La convection profonde est uniquement enclenchée par des forçages dits de basses couches (typiquement des zones de convergence des vents de surface ou le soulèvement induit par l’orographie).
Ces orages, généralement assez brefs peuvent toutefois s’avérer durables si un léger flux en altitude parvient à séparer les courants descendants et ascendants des cellules. Les orages peuvent alors durer autant de temps qu’ils sont alimentés en air chaud. C’est généralement dans ces configurations, où le réchauffement diurne est maximal, que l’on retrouve les plus fortes valeurs de CAPE (parfois plus de 3000 J/kg). C’est aussi la situation la plus pérenne dans le temps puisqu’elle peut se reproduire plusieurs jours d’affilés tant que les conditions synoptiques n’évoluent pas.

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Orages préfrontaux et/ou frontaux

Ce cas de figure, qui s’étale généralement sur un ou deux jours, est le plus dynamique. Un thalweg plus ou moins creux aborde le pays généralement par l’Atlantique, induisant un flux de sud-ouest en altitude et une crête barocline de theta E élévées qui remonte de Méditerranée. Parallèlement, en altitude, une profonde divergence se produit aux extrémités des différentes branches du courant Jet qui précède l’arrivée de l’anomalie de tropopause. Une profonde convergence pré-frontale se met en place au sein de l’advection chaude avec l’apparition de creusements secondaires en surface. Les orages se développent alors au niveau de ces lignes de convergence. 
D’abord sous forme de cellules isolées de forte intensité et grêligènes, pouvant évoluer en supercellules, les orages tendent ensuite à s’organiser en systèmes convectifs de méso-échelle pouvant ainsi parcourir plusieurs centaines de kilomètres, généralement des Pyrénées au Nord-Est. Typiquement, la convection s’enclenche en cours d’après midi sur le Sud-Ouest ou le Massif Central, s’organise ensuite en MCS en soirée avant d’évacuer les frontières du nord-est en cours de nuit.

Les orages y sont les plus violents car ils sont à la fois favorisés par une forte instabilité (parfois plus de 2500 J/kg) et un environnement fortement cisaillé (cisaillements profonds parfois supérieurs à 20 ou 30 m/s, plus de 200 ou 300 m²/s² d’hélicité 0-3 km). 
C’est dans ces situations que l’on rencontre ainsi la majorité des grêlons géants, des tornades mésocycloniques ou encore une activité électrique produisant plusieurs dizaines de milliers d’impacts de foudre en quelques heures.

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Traînes actives

Cette configuration est susceptible de se produire toute l’année, mais elle se rencontre préférentiellement en saison froide, soit d’Octobre à Mars. Les traînes sont ainsi responsables de la quasi-totalité de l’activité orageuse hivernale. 
A l’arrière d’un front froid, directement sous l’anomalie basse de tropopause, les profils se déstabilisent parfois modérément (rarement plus de 1000 J/kg de CAPE) lorsque les advections froides en altitude sont importantes (parfois jusqu’à -35 ou -40°C à 500 hPa) et qu’elles se superposent à des basses couches réchauffées par quelques heures d’ensoleillement. Il en résulte des grains parfois violents, produisant généralement des impacts de foudre positifs destructeurs, de fortes rafales de vent, du grésil ou de la petite grêle ainsi que des tornades de type B. 
Des fronts secondaires pouvant s'organiser en structures type Comma Cloud par exemple peuvent également prendre naissance entre deux masses d'air froides. De fortes rafales de vent accompagnent souvent ces petites structures convectives.

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Episodes méditerranéens

Au printemps ou plus fréquemment à l’automne, des gouttes froides d’altitude « décrochent » vers la péninsule Ibérique. A l’avant, la dynamique d’altitude devient alors parfois assez intense au dessus du bassin méditerranéen occidental en même temps que de l’air chaud, instable et très humide afflue du large vers le littoral. Des systèmes orageux très peu mobiles et générant d’intenses précipitations se développent alors et peuvent durer des heures durant, tant que l’ensemble des éléments nécessaires à leur maintien est réuni. Le relief joue également un grand rôle dans ces situations, permettant la formation continuelle, par soulèvement orographique, de nouvelles cellules orageuses. C’est le cas notamment dans les Cévennes, d’où la dénomination « épisodes cévenols » lorsque de fortes pluies convectives mais pas forcément très orageuses touchent ce massif.

Des cumuls de précipitations supérieurs à 400 mm peuvent alors être enregistrés en moins de 24h dans de telles configurations mais des orages très actifs, parfois producteurs de grêle et de tornades peuvent également survenir, notamment près du littoral.

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Quelques définitions

Spanish Plume
Cette expression désigne la configuration synoptique classique des offensives orageuses estivales de grande échelle en Europe de l'ouest en général, et en France en particulier. On parle de Spanish Plume lorsque l'air chaud des hauts plateaux espagnols remonte vers la France dans un flux de sud-ouest piloté par un thalweg approchant lentement par l'Atlantique. Cette arrivée d'air chaud dans les basses couches de l'atmosphère s'accompagne typiquement du développement d'un marais barométrique dépressionnaire voire même du creusement d'une dépression secondaire sur la France (parfois issue de la dépression thermique espagnole), surplombée par un courant-jet de sud-ouest en haute troposphère. L'ensemble crée une configuration propice à des orages organisés et parfois forts, grâce à la conjonction d'une forte instabilité verticale et de forçages synoptiques nombreux.

Épisode cévenol
Les épisodes cévenols sont des périodes de plusieurs jours durant lesquels des précipitations abondantes (> 200 mm sur la période considérée, mais parfois plus de 500 mm) s'abattent sur le relief cévenol et les zones voisines. Ces précipitations, pas nécessairement à dominante convective, trouvent leur origine dans un puissant effet orographique lorsque de l'air chaud et humide est advecté dans les basses couches de l'atmosphère depuis la mer Méditerranée. Ils se produisent majoritairement à l'automne ou en hiver et peuvent produire des inondations parfois catastrophiques.

Épisode convectif
On parle d'épisode convectif pour désigner une période de temps perturbé dont les manifestations sensibles (fortes averses, orages,...) sont en majorité liées à un état instable de l'atmosphère.

Épisode méditerranéen
Les épisodes méditerranéens sont des périodes de plusieurs jours durant lesquels des précipitations abondantes (> 100 mm sur la période considérée, mais parfois plus de 500 mm très localement) s'abattent sur une grande partie des régions qui bordent la mer Méditerranée. Ces précipitations, généralement à dominante convective, sont renforcées par un puissant effet orographique lorsque de l'air chaud et humide est advecté dans les basses couches de l'atmosphère depuis la mer Méditerranée et vient se heurter aux reliefs de ces régions. Les épisodes méditerranéens sont assez régulièrement précédés ou associés à un épisode cévenol. Ils se produisent majoritairement à l'automne ou en hiver et peuvent produire des inondations parfois catastrophiques.