Observatoire français des tornades et orages violents

Les microrafales et macrorafales

Microrafales et macrorafales causent de nombreux dégâts chaque année en France. Elles prennent naissance dans les courants descendants des orages, et viennent s'étaler sur le sol en formant des couloirs relativement concentrés de vents violents.

Microrafale en Australie. © Peter Thompson, via Higgins Storm Chasing

Qu'est-ce qu'une microrafale ?

Le terme « microrafale » est une adaptation française de l’expression anglo-saxonne « microburst ». On désigne ainsi les rafales descendantes qui relèvent de la misoéchelle, c’est-à-dire qui se déploient au sol en présentant une extension horizontale inférieure à 4 km. Les microrafales appartiennent dès lors à la catégorie générale des rafales descendantes, mais avec des dimensions horizontales réduites. Leur durée de vie typique est de 2 à 5 minutes. Elles présentent une forte composante verticale qui tend à produire des dommages au sol qui montrent des signes d’écrasement.
 

Qu'est-ce qu'une macrorafale ?

La macrorafale constitue un phénomène dont les caractéristiques principales sont voisines de celles d'une microrafale, à la différence près que les macrorafales se déploient au sol avec une extension horizontale supérieure à 4 km. La distinction entre une microrafale et une macrorafale se fait ainsi sur des critères de superficie, et non sur des critères d'intensité.
 

Quelles sont les principales caractéristiques des microrafales et macrorafales ?

Les micro- et macrorafales se développent au sein des courants descendants des cellules convectives, le plus souvent lorsqu'elles sont parvenues à maturité. Ces deux désignations sont employées lorsque les rafales descendantes générées par les orages se distinguent d'une part par une forte intensité, et d'autre part par leur caractère spatialement concentré. Ces deux caractéristiques sont liées au fait qu'elles présentent une forte composante verticale, qui les conduit à s'étaler sur le sol avec violence. De fait, le flux généré par les micro- et macrorafales au niveau du sol est à dominante divergente. Cette divergence est généralement bien identifiable sur les images aériennes : 



Certaines microrafales peuvent parfois se développer sous une forme incurvée, notamment lorsqu’elles se déclenchent dans le RFD des supercellules. On parle dans ces cas-là de « twisting microburst ». 

Les microrafales, outre les dommages parfois sévères qu’elles peuvent provoquer sur les habitations et la végétation, présentent un risque majeur pour l’aviation dans les phases de décollage et d’atterrissage. Plusieurs crashs ont été directement causés par des microrafales, ce qui leur a valu une étude très attentive ces dernières décennies. 


Simulation des vents (flèches) et de l’entraînement des météores (plages de couleurs) au sein d’une microrafale type. D’après Caracena, Holle & Doswell : Microbursts: A Handbook for Visual Identification


Quelle vitesse peuvent atteindre les vents au sein d’une microrafale ?

La vitesse des vents générés par une microrafale est très variable. En France, la majorité des microrafales recensées produisent des rafales maximales estimées entre 120 et 180 km/h. Néanmoins, il arrive que les microrafales soient extrêmement violentes et qu’elles produisent des dévastations impressionnantes, pouvant aller jusqu’à la destruction de maisons entières pourtant solidement bâties. Dans ces cas-là, les rafales de vent associées dépassent parfois 200 km/h, et l’on s’accorde à considérer que les cas extrêmes produisent des rafales de 250 à 270 km/h.

 

Microrafales stationnaires et microrafales mobiles

La virulence et la morphologie d’une microrafale varient en fonction de la vitesse du flux et de la structure du nuage convectif qui lui donne naissance. Fujita a ainsi distingué deux grandes catégories de microrafales (Journal of the Atmospheric Sciences, 1981) :

Les microrafales stationnaires (stationary microburst) se déclenchent sous des cellules généralement isolées, dans des flux peu rapides. Elles tendent de ce fait à s’étaler au sol d’une manière plus ou moins symétrique et circulaire, de part et d’autre du cœur de la microrafale. L’accumulation rapide de l’air froid au niveau du sol tend à constituer un coussin d’air froid qui empêche les rafales descendantes de frapper le sol durablement. Ainsi, l’altitude des vents les plus violents tend à s’élever progressivement dans ce type de microrafale, ce qui diminue d’autant leur virulence. 

A l’inverse, les microrafales mobiles (traveling microburst) se déclenchent au sein de flux généralement dynamiques, et plus régulièrement en lien avec des systèmes orageux plus étendus. Ces microrafales se propagent d’une manière relativement linéaire et constituent un front qui s’étire à l’avant de l’étalement d’air froid au niveau du sol. Ce dernier forme un mésoanticyclone qui non seulement ne vient pas atténuer les rafales descendantes au niveau du sol, mais tend même à les renforcer. Les rafales les plus violentes sont généralement présentes au niveau du sol et dans les premières dizaines de mètres au-dessus du sol. Lorsqu'une microrafale mobile se propage de manière incurvée, on parle de twisting microburst.

 

Microrafales humides et microrafales sèches

Les microrafales peuvent se déclencher dans des environnements très variés. 

Lorsque le mécanisme s’enclenche dans des profils verticaux bien humidifiés à l’étage moyen, mais secs dans les basses couches, les microrafales sont dites sèches. En effet, elles ne s’accompagnent que de précipitations faibles, voire inexistantes dans certains cas. Visuellement, on distingue alors des virgas prononcées sous les bases nuageuses et des soulèvements de poussière ou de débris au niveau du sol, consécutifs à l’étalement de la microrafale au sol. 

Lorsqu’à l’inverse les profils sont bien humidifiés dans les basses couches de l'atmosphère et sensiblement plus secs en altitude, les microrafales tendent à se produire en conjonction avec de fortes intensités pluvieuses. On parle alors de microrafale humide. Un phénomène de ce type s'identifie visuellement sous la forme d'un pied de pluie très net, dont le bord d'attaque développe une forme d'ourlet prononcée. 

Ces deux catégories sont bien entendues des configurations types, qui sont dans la réalité complétées par des configurations hybrides. D’une manière générale, en France, les microrafales humides sont, de loin, les plus fréquentes.

 

Qu’est-ce qu’un « burst swath » ?

Cette expression, officialisée par Fujita dans la littérature scientifique au début des années 1980, est intraduisible en français. Elle désigne les phénomènes d’accentuation extrême et très localisée que l’on rencontre au sein de certaines microrafales. Leur extension horizontale, comprise entre quelques dizaines de mètres et 2-300 mètres, relève de l’échelle miso-bêta ou moso-alpha. 

Typiquement, ces phénomènes se traduisent par des couloirs longs et étroits de dégâts qui font penser à ceux laissés par les tornades. La nature des dommages et leurs caractéristiques sont toutefois différentes et permettent de différencier les deux phénomènes lors des enquêtes de terrain. 

Les dommages causés par ces phénomènes de très petite dimension peuvent être extrêmes. Ils sont souvent liés à la propagation au niveau du sol d’un rotor d’axe horizontal qui vient tout détruire sur son passage (microrafale en rotor).