« D’un ex-trop, tu te méfieras » – Lorsque les cyclones interagissent avec la météo européenne

En été, le météorologue est souvent occupé par les orages, lorsqu’il n’apprécie pas les belles journées ensoleillées (même si c’est une passion prenante, il faut arrêter de penser à la météo à certains moments). Néanmoins, conforté par une série d’événements survenus depuis une dizaine d’années, il sait que la période qui va de août à octobre voit généralement survenir une autre « saison », celle de l’influence directe des cyclones tropicaux sur la météorologie européenne, voire belge.
 
Nous allons le voir, les conséquences du transit de ces vieux systèmes à proximité de nos régions sont diverses, et souvent générateurs de surprises. D’où cette méfiance à chaque fois que le cas de figure se présente.
 
Révisons les bases… comment ça marche, un cyclone tropical?
 

Il convient de rappeler brièvement ce qu’un est cyclone tropical. Il s’agit d’une dépression très creuse tirant son carburant de la chaleur latente liée à la condensation d’une quantité gigantesque de vapeur d’eau au sein des nuages convectifs (ou orageux) s’élevant autour du centre dépressionnaire. Sans rentrer dans les détails de la physique de l’atmosphère, le passage de l’état gazeux (vapeur) à l’état liquide (eau liquide) de la matière dégage de l’énergie calorique qui, à travers les lois de la thermodynamique, entretient l’ascension des masses d’air, donc des cumulonimbus qui à leur tour dégagent de la chaleur et ainsi de suite. Dit platement, un cyclone tropical est une réaction en chaîne qui peut complètement dégénérer en tempête dévastatrice lorsque les conditions sont propices:

  • De l’air à basse et moyenne altitude chaud et chargé en humidité, que l’on rencontre exclusivement au-dessus des océans tropicaux. On admet ainsi qu’il faut que la température de la mer soit d’au-moins 26°C pour fournir suffisamment de chaleur et de vapeur aux cyclones.
  • De l’instabilité, parfois uniquement à l’initiation du cyclone. Une fois la machine lancée, le système, par son mécanisme interne, peut évoluer dans un environnement stable sans faiblir, pourvu qu’il trouve de la chaleur et de l’humidité.
  • Une convergence des vents, qui va forcer l’air à s’élever, et donc former les premiers nuages orageux.
  • Peu de cisaillement, donc des vents de direction et de force semblable à toutes les altitudes.

Si ces critères expliquent le renforcement, leur absence signe la mort à court terme du système tropical. Cela arrive lorsque l’ouragan arrive à terre ou lorsqu’il s’aventure vers le nord, où les eaux marines se rafraîchissent et où le cisaillement augmente.

L’ensemble des éléments permet ici de bien faire la distinction entre cyclone tropical et cyclone extra-tropical. Ce dernier terme est une manière un peu sexy d’appeler nos dépressions classiques qui évoluent en-dehors des tropiques. Mais ce critère géographique n’est pas le seul à les différencier. En effet, et contrairement à nos dépressions extra-tropicales, le cyclone tropical n’est associé à aucun front, ou dit autrement, aucun conflit de températures. A l’inverse, nos dépressions évoluent et se renforcent en raison de l’instabilité barocline, un autre terme bien scientifique pour désigner la déstabilisation d’un front séparant de l’air froid et de l’air chaud. Il existe d’autres différences, comme le coeur chaud des cyclones tropicaux versus le coeur froid de nos dépressions, mais nous n’entrerons pas dans les détails ici.

En octobre 2014, une dépression classique et un cyclone tropical sur l’Atlantique, séparés de plusieurs milliers de kilomètres.
 

On dit parfois qu’un cyclone tropical est un grand système orageux. C’est vrai et faux à la fois. Chez nous, les orages ont besoin d’instabilité mais aussi de cisaillement des vents pour devenir violents. Le cyclone tropical, non, sauf éventuellement à sa formation. C’est aussi à ce moment-là que l’on observe de l’activité orageuse. En effet, une fois que le cyclone est bien formé, l’activité électrique, la grêle et les éventuelles tornades sont absentes, sauf éventuellement en bordure. Pourtant, il est aussi constitué de cumulonimbus, donc de nuages orageux. De manière un peu simplifiée, un cyclone tropical pleinement formé est un grand système orageux… sans activité orageuse.

Une lente procession à travers l’océan, avant une métamorphose spectaculaire

Les cyclones tropicaux de l’Atlantique peuvent naître n’importe où, pourvu qu’ils trouvent les conditions nécessaires. Toutefois, ces conditions sont généralement rencontrées entre 10 et 35° de latitude nord. Quoiqu’il en soit, la trajectoire habituelle des systèmes qui finissent sur l’Europe part généralement de cette zone et ne croise pratiquement aucune terre, en-dehors éventuellement d’îles comme les Bermudes ou les Açores, voire l’est du Canada dans certains cas.

En s’éloignant des Tropiques, le cyclone s’éloigne aussi des zones propices à son maintien. En montant au nord, il rencontre des eaux de plus en plus froides et un cisaillement des vents de plus en plus fort. S’il n’est pas rapidement phagocyté par une dépression classique, il entame ce qu’on appelle une transition extra-tropicale. Il s’agit de la phase hybride durant laquelle le cyclone tropical perd progressivement ses caractéristiques en évoluant vers une dépression classique.

En premier lieu, on note une diminution de la convection, une augmentation de la taille du champ des vents associé au système et surtout une perte de la symétrie de ce champ, la partie à la droite du système devenant plus étendue que la partie à la gauche. Ensuite, on note l’apparition d’un front chaud à son nord, délimitant l’air d’origine tropicale qu’il promène de l’air maritime, voire polaire, plus au nord. Par après, un front froid devient également identifiable à l’ouest du système, et celui-ci peut entamer une nouvelle intensification suite à l’instabilité barocline, pour rappel le schéma classique de formation de nos dépressions.

L’animation ci-dessous montre la transition de l’ouragan Noel de 2007, passant d’un système tropical au début à un système pleinement extra-tropical à la fin. Entre les deux, on note l’agrandissement du système ainsi que la perte de symétrie, le tout précédé d’un front chaud à son nord qui prend de l’ampleur au fil du temps.

 

Cette transition fait en sorte qu’un nombre infime de systèmes aient gardé leurs caractéristiques tropicales jusqu’à leur arrivée en Europe. Depuis l’avènement des satellites, le seul système tropical avéré ayant touché l’Europe est Vince, en 2005, en atteignant le sud de l’Espagne à l’état de faible dépression tropicale. En 1961, l’ouragan Debbie a frappé l’Irlande, mais il est impossible d’affirmer que le système était encore pleinement tropical à son arrivée. En 1967, le cyclone Chloé a terminé sa transition extra-tropicale juste devant les côtes françaises, avant de balayer ces dernières. En 2009, la tempête Grace a perdu ses caractéristiques tropicales à quelques centaines de kilomètres à peine de l’Irlande et de la Grande-Bretagne. Ses restes ont par ailleurs transité sur le nord de la Belgique vingt quatre heures plus tard, mais nous y reviendrons.

Avec le réchauffement climatique, la donne pourrait changer. En effet, les températures nécessaires au maintien des cyclones se trouvent progressivement rapprochées des côtes européennes, ce qui pourrait permettre à terme à des cyclones tropicaux d’atteindre l’Europe sans s’être trop affaiblis et en ayant conservé certaines caractéristiques tropicales. Toutefois, nous parlons ici de systèmes modérés, donc des tempêtes tropicales, voire éventuellement un ouragan de catégorie 1. Néanmoins, un tel événement représenterait en soi une grande date dans l’histoire de la météorologie européenne. Certaines études prédisent un tel cas de figure avant la fin de ce siècle, d’autant plus que la Méditerranée, et en 2016 le Golfe de Gascogne, parviennent déjà à former des systèmes subtropicaux hybrides, ayant à la fois des caractéristiques de nos dépressions et des cyclones tropicaux.

Une formidable machine à purger les tropiques

Un cyclone tropical ne fait pas que vivre de la chaleur, il en produit aussi, par la condensation comme on l’a vu. De plus, par son caractère de dépression, il attire à lui des masses d’air chargées de chaleur humide. Cela se note particulièrement bien lorsque le cyclone sort de la zone tropicale et qu’il promène avec lui une vague de chaleur humide, en la prélevant de son aire de stagnation habituelle: l’Atlantique tropical.

Pour visualiser la quantité de chaleur humide, nous utiliserons ici un paramètre un peu bizarre, à savoir la température potentielle équivalente. Plus cette valeur est élevée, et plus la masse d’air est chargée en chaleur et en humidité. Les quelques exemples ci-dessous permettent de bien visualiser comment les cyclones s’affaiblissant dans l’Atlantique nord promènent avec eux une masse d’air chaud et humide, même lorsque le système en lui-même n’est plus tropical. Sur les cartes ci-dessous, de telles masses apparaissent en orange-rouge. Le système tropical est à chaque fois entouré en noir. Dans l’ordre, Karl, Helene, Danielle et Cristobal.




…et à provoquer du grabuge à nos latitudes
 

Le fait qu’une telle quantité de chaleur et d’humidité soit injectée à l’ouest de l’Europe n’est pas sans conséquences, encore faut-il qu’elles aient lieu sur le Vieux Continent. Parfois, le déséquilibre est corrigé en plein océan, bien loin de nos côtes. Toutefois, même à distance, l’ancien cyclone tropical peut avoir des effets directs et indirects sur notre météo européenne. Nous allons passer en revue les différents systèmes ayant eu une influence sur notre météo depuis le début de ce siècle. Après une description de leur parcours, nous analyserons les conditions météorologiques qui ont été observées en Belgique lors de leur plus grande approche. Dans un deuxième temps, nous remonterons le temps, en présentant quelques grands systèmes ex-tropicaux ayant violemment impacté notre météo européenne (ou même belge dans certains cas).Nous différencierons les systèmes ayant conservé leur indépendance jusqu’à nos régions de ceux qui ont été absorbés en chemin par une dépression extra-tropicale classique de nos latitudes.

Humberto (2001), fusionné avec une dépression classique

Le cyclone Humberto est né en septembre 2001 à la limite nord de l’Atlantique tropical. C’est en plein océan, à l’est des Etats-Unis, qu’il atteint son apogée en tant qu’ouragan de catégorie 2. Néanmoins, repris dans la circulation d’ouest classique de nos latitudes, il dérive vers l’est et le cisaillement l’affaiblit progressivement en tempête tropicale. Le 28 septembre, il sera absorbé par une petite dépression classique arrivant de Terre Neuve, en plein milieu de l’Atlantique nord. Sur la carte ci-dessous, chaque rond représente la localisation du centre du cyclone tropical au fil du temps. Les couleurs jaune indiquent le statut d’ouragan (de plus en plus orangé avec le nombre de catégories), le bleu clair indique le stade en-dessous, celui de la tempête tropicale, et le bleu foncé, encore plus faible, celui de la dépression tropicale. Le dernier point bleu le plus à l’est est le dernier pointage de Humberto en tant que tempête tropicale, avant son absorption par l’autre dépression.

 

 

Par instabilité barocline accentuée par la chaleur apportée par Humberto, la dépression s’intensifiera en tempête et fusionnera avec un autre champ dépressionnaire à l’ouest des Iles britanniques. L’impact sur notre météo sera ici indirect. Le champ dépressionnaire sur l’Atlantique, renforcé par l’apport de chaleur d’Humberto, soumettra nos régions à un temps venteux et automnal. Le 6 octobre, de forts orages éclateront sur nos régions, mais ceux-ci n’ont pas été engendrés par la chaleur de Humberto, à ce moment-là déjà bien plus à l’est.

Gordon (2006), arrivé en tant que système indépendant

Gordon est un système survenu en septembre 2006, en ayant notamment concerné l’archipel des Açores. Il a atteint la catégorie 3 six jours auparavant. Le National Hurricane Center américain prévoyait sa transition extratropicale au niveau des Açores, pourtant Gordon a défié les prévisions en conservant ses caractéristiques tropicales jusqu’au 21 septembre, alors qu’il se trouvait juste à l’ouest du Portugal. Il a alors viré au nord en passant très rapidement juste à l’ouest de la Bretagne qui a ainsi essuyé un épisode tempétueux assez inhabituel: des rafales jusqu’à 130 km/h avec des températures bien chaudes pour la saison. Quelques heures plus tard, Gordon touchait terre en Irlande, soumettant ce pays et la Grande Bretagne à de fortes précipitations orageuses et des rafales tempétueuses sur les côtes. Avec l’afflux de chaleur d’origine tropicale, des records de température pour la saison y ont été battus.

Sur la carte ci-dessous, les petits triangles sur la trajectoire montrent les moments où Gordon n’était pas considéré comme tropical.

 

 

En Belgique, Gordon a eu des effets bienfaiteurs, ce qui peut paraître paradoxal. En effet, le passage de l’ancien cyclone tropical bien à l’ouest de nos régions a amplifié le flux de sud très doux que nous connaissions déjà depuis un bon moment. Ainsi, le 21 septembre a été une magnifique journée d’été tardif, avec des maximales de 25 à 28°C sous un soleil brillant de mille feux. Comme quoi, l’influence des ex-cyclones tropicaux sur notre météo n’est pas toujours néfaste…

Helene (2006), fusionné avec une dépression classique

Dans le sillage de Gordon se forme le cyclone Helene et celui-ci va, au contraire de son prédécesseur, avoir des effets désagréables sur la météo belge. Il est ce qu’on appelle un ouragan capverdien, qui naît à proximité de l’archipel éponyme comme dépression tropicale, puis se renforce en tempête tropicale puis en ouragan, en dérivant à travers l’Atlantique. Helene, en tant que système tropical, ne s’approchera d’aucune terre. C’est donc en tant que tempête extra-tropicale qu’Helene s’approche de l’Irlande. Elle fusionne alors avec une autre dépression classique le 27 septembre, la résultante donnant une très large tempête sur l’Atlantique y stagnant pendant plusieurs jours. Elle envoie alors un flux de sud-ouest très doux sur l’Europe occidentale.

 

 

En Belgique, on observe des orages en soirée du 29 et du 30 septembre, en lien avec cet air doux dans les basses couches et de l’air bien plus froid en altitude. Mais c’est surtout le 1er octobre que les orages seront violents. Ils s’accompagnent par endroits d’une forte activité électrique visible de très loin et de grêlons atteignant parfois 2 cm de diamètre. Mais le plus spectaculaire provient de la formation de deux tornades, une sur la région de Braine-le-Comte et l’autre dans la région d’Anvers. La tornade de Braine-le-Comte, en atteignant le niveau F2 sur l’échelle de Fujita, provoque de gros dégâts sur différentes habitations et exploitations agricoles. Voir l’article rédigé par nos soins à propos de cette tornade: La tornade de Braine-le-Comte le 1er octobre 2006

Grace (2009), absorbée par un front

Dans l’historique des ex-cyclones tropicaux ayant influencé notre météo, Grace occupe une place à part. Outre le fait qu’il s’agisse d’une tempête tropicale exceptionnelle, elle sera responsable d’un des plus grand épisode orageux de l’année 2009, survenu qui plus est tardivement. Pour les personnes intéressées, un article détaille plus précisément ce phénomène.

 

 

Grace, en tant que système tropical, a existé à peine trois jours, du 4 au 6 octobre, et n’a pas atteint le stade d’ouragan, en restant une tempête tropicale. Toutefois, le cyclone fut vécu comme un événement pratiquement inouï dans le monde de la météo, car voir se former un système tropical aux Açores, si haut en latitude, était pratiquement quelque chose de totalement nouveau. Que ce même système garde ses caractéristiques jusqu’à quelques centaines de kilomètres à peine de l’Irlande le fut encore plus. La tempête termina sa vie sensationnelle en étant absorbée par un front lié à une dépression classique au nord de l’Ecosse. Néanmoins, ses effets se firent encore sentir deux jours de plus.

En effet, Grace a amené le 7 octobre une masse d’air chaud pour la saison, et surtout très humide, sur le nord de la France et la Belgique, entre autres. Les restes de la tempête en elle-même, ingérée au front, passèrent juste au nord de notre pays. A l’ouest, une autre dépression classique arrivant du Golfe de Gascogne se heurta à cette masse d’air très doux et humide, déclenchant un épisode orageux remarquablement intense pour la saison. Des précipitations diluviennes provoquèrent des inondations à Bruxelles et en Brabant wallon, tandis que le vent portait des dégâts à la nature et au bâti en province de Luxembourg.

Katia (2011), arrivé en tant que système indépendant

Le cyclone Katia a existé en septembre 2011 dans l’Atlantique, atteignant même la catégorie 4. A partir du 10, il fut repris dans la circulation d’ouest de nos latitudes, se changea en système extratropical et transita rapidement au nord de nos régions les 12 et 13 septembre.

 

 

Les effets de Katia sur la météo belge furent mesurés. Un coup de vent avec des rafales de 80 km/h concerna le littoral, tandis qu’on notait une douceur assez nette pour la saison.

Nadine (2012), influences en tant que système indépendant puis fusionnée à une autre dépression classique

Nadine est aussi un cyclone spécial. Sa durée de vie est exceptionnellement longue, du 11 septembre au 4 octobre, soit plus de trois semaines. De plus, le système n’a cessé d’errer dans une partie bien précise de l’Atlantique nord, passant deux fois aux Açores, et a eu une influence, certes indirecte, à plusieurs reprises sur la météo européenne. L’influence directe, lorsque les restes du système se sont retrouvés sur l’Europe occidentale, a été bien plus ténue.

 

 

En tournicottant près des Açores, Nadine a à plusieurs reprises envoyé des pulsions d’air chaud en direction de l’Europe occidentale, alimentant plusieurs dépressions classiques qui furent à leur tour responsables de fortes précipitations, de coups de vent et d’orages, notamment sur les Iles britanniques, l’ouest de la France et la péninsule Ibérique. Pour la Belgique, on notera les orages assez intenses de la nuit du 23 au 24 septembre, en lien avec l’arrivée d’air très doux en basse couche lié à une dépression de tempête sur le nord-ouest de la France, celle-ci ayant été initiée en partie par le flux de chaleur de Nadine. Quelques heures plus tard, le passage de la dépression au nord-ouest de la Belgique donnera un coup de vent assez marqué pour la saison, avec des rafales de 97 kmh à Zeebrugge, 90 km/h à Ostende et 87 km/h à Florennes.

Plus tard, le passage des restes de Nadine ingérés dans un front ne donnera que de bonnes pluies.

Bertha (2014), arrivée en tant que système indépendant

Le cyclone Bertha fut un ouragan de catégorie 1 tout ce qui a de plus banal, formé le 1er août dans l’Atlantique tropical. Après avoir traversé les Antilles, le système a faibi et a effectué sa transition extratropicale au large de la côte est des Etats-Unis. Le 10 août à 2h00, la dépression Bertha se trouvait alors au large de la Bretagne, en approche d’un complexe dépressionnaire au nord des Iles britanniques. Bertha s’est alors brutalement intensifiée en une tempête classique de nos latitudes, en traversant l’Angleterre puis la mer du Nord.
 
 

Cette intensification s’est faite au départ de l’air chaud et humide de Bertha, qui entrant en contact avec de l’air bien frais plus au nord, a entraîné une croissance de l’instabilité barocline, aidée par le Jet stream bien présent. Ce comportement a entraîné en Belgique des dommages collatéraux puisque de puissants orages supercellulaires ont traversé le pays dans l’après-midi, donnant une série de tornades dont une particulièrement spectaculaire sur les communes de Fleurus et de Sambreville, provoquant de gros dégâts à Ligny et à Tongrinne notamment. L’air était particulièrement moite, puisqu’on a relevé une maximale de 23,3°C à Gosselies par temps couvert et humide. Quelques bruines étaient même observées avant l’arrivée des orages.

Gonzalo (2014), fusionné à une autre dépression classique

Dans l’Atlantique, Gonzalo est surtout connu pour avoir frappé durement les Bermudes le 18 octobre. Trois jours plus tard, il provoquait des dégâts en Europe sous la forme d’une dépression classique issue de la fusion entre les restes du cyclone et d’autres dépressions classiques. Elle a déclenché un épisode de tempête sur les Iles britanniques ainsi qu’en Allemagne (122 km/h à Stuttgart). En Belgique, de fortes rafales ont également été mesurées au passage du front froid de l’ex-cyclone, mais aussi à l’arrière, sous des orages particulièrement turbulents. Les rafales ont atteint 105 km/h à Ostende et 94 km/h à Ernage.

 

 

Henri (2015), fusionné à une autre dépression classique

La tempête tropicale Henri a végété au milieu de l’Atlantique début septembre, et est loin d’avoir été un foudre de guerre. Elle a ensuite fusionné avec une dépression classique près des côtes canadiennes, et la résultante a pris la direction de l’Europe, avant d’arriver en France le 16 septembre. Donnant des rafales jusqu’à 120 km/h sur les côtes ouest-françaises et dans la vallée du Rhône, elle a aussi initié une série d’orages bien alimentés par la chaleur humide issue des restes du cyclone tropical. Ces orages ont été violents par endroits en Belgique, donnant des rafales à 115 km/h à Buzenol (en Gaume), mais surtout en déclenchant une tornade sur le village de Melreux, dans la commune de Hotton.

 

 

Ophelia (2017), arrivée en tant que système indépendant

Ce système a fait sensation en Europe en octobre 2017 puisqu’il a perdu ses caractéristiques tropicales à moins de 1000 km des côtes européennes. Un long article lui a été dédié: Ophelia, sa transition extratropicale aux portes de l’Europe. Ses conséquences ont été une violente tempête en Irlande et un beau temps automnal spectaculaire sur une grande partie de l’Europe, avec même une canicule hors saison en Espagne.


Plus loin dans le temps

Le cyclone Chloé (1967) a perdu ses caractéristiques tropicales entre les Açores et le Golfe de Gascogne et en causant de nombreux naufrages dans ce dernier, avant de frapper durement les côtes de l’ouest de la France, qui connaîtra des pluies diluviennes débouchant sur des inondations. Sur la carte ci-dessous, on voit que Chloé s’est approché près de l’Espagne en tant que tempête tropicale.

 

 

Quelques années plus tard, en 1973, c’est Fran qui approche de la Bretagne en tant qu’ouragan tropical de catégorie 1. Heureusement, un front froid déstructurera rapidement le système avant qu’il n’atteigne la France, dont les côtes ne connaîtront que quelques bonnes bourrasques.

Charley, en 1986, a traversé les Iles britanniques à la fin août, amenant un véritable déluge sur l’Irlande dont certaines stations voient tomber plus de 200 mm de pluie en vingt-quatre heures, ce qui est énorme sous nos latitudes. La capitale, Dublin, connut des inondations catastrophiques. Le Royaume-Uni, le nord de la France et la Belgique furent également concerné par des précipitations importantes.

Le 12 septembre 1993, l’ex-cyclone tropical Floyd atteint le nord de la France. Même si le système a perdu ses caractéristiques tropicales à ce moment, il se comporte en véritable ouragan. Les rafales atteignent 160 km/h sur les côtes, provoquant de nombreux dégâts. 

Le 7 septembre 1995, l’arrivée de l’ex-cyclone Iris donne une houle énorme sur le littoral de la Bretagne, tandis que les rafales dépassent 100 km/h dans les terres, ce qui est peu commun à cette période (en-dehors des orages).

En résumé… 

Les cyclones, même en ayant perdu leurs caractéristiques tropicales, peuvent profondément perturber la météo européenne (ou même belge). Comme montré à travers les exemples ci-dessous, les conséquences sont multiples:
  • L’apport de chaleur peut être à la base d’orages particulièrement intenses si d’autres paramètres (Jet-stream, convergence des vents…) sont présents.
  • Si l’instabilité barocline est importante (dit autrement, s’il y a un puissant conflit entre l’air chaud et l’air froid), la dépression classique (ou extratropicale) marquant le vieux cyclone tropical peut à nouveau s’intensifier et donner des épisodes de coup de vent, voire de tempête dans nos régions.
  • L’humidité apportée par les systèmes tropicaux et charriée par notre flux d’ouest maritime peut donner des épisodes pluvieux de longue durée, débouchant sur plusieurs dizaines de millimètres de pluie.
  • Mais l’influence des cyclones tropicaux peut aussi être bénéfique. Leur chaleur, si le temps est sec, peut amener de superbes journées d’automne sous des températures particulièrement douces ou, indirectement, déplacer et nourrir un anticyclone bienfaiteur qui vient ainsi nous garantir plusieurs jours de beau temps.

Le lecteur comprendra dès lors pourquoi les météorologues sont particulièrement attentifs à ces bestioles lorsqu’elles viennent s’aventurer dans nos parages!

Pour aller plus loin…

Notre article sur les orages d’automne en Belgique, où nous avions déjà évoqué le rôle des ex-cyclones tropicaux dans leur formation: Les orages d’automne, quand Thor joue les prolongations

Le compte rendu de l’épisode tornadique du 10 août 2014 lié à l’ex-cyclone Bertha: Bertha et les tornades – analyse approfondie des cas de Gozée et de Ligny-Tongrinne

L’article consacré aux orages et à la tornade du 16 septembre 2015, en lien avec l’ex-cyclone Henri: Des Bermudes à l’Europe: Henri et les orages du 16 septembre 2015

 

L’Express des Ananas

Introduction

Sous ce curieux nom se cache un phénomène météorologique particulier ayant d’importantes conséquences pour la côte Ouest des États-Unis. Le nom littéral est Pineapple Express, et vient de l’anglais. L’expression est rarement traduite en français, et l’usage le plus fréquent est de parler également de Pineapple Express dans la Francophonie. Il désigne une situation de « rivière atmosphérique » qui trouve son origine dans le Pacifique tropical. En gros, cette « rivière » prend donc sa source vers Hawaï, patrie des ananas, d’où le surnom donné à ce phénomène. Cette rivière atmosphérique, comme son nom l’indique, transporte ainsi des quantités phénoménales de vapeur depuis l’Océan, qui crèvent en cataractes d’eau sur la côte Ouest. Comme le rappelle Wikipedia, le terme n’est pas « officiel », mais il ne faut pas se fier à cet aspect folklorique. L’Express des ananas est un des cas les plus étudiés de rivière atmosphérique, de par sa forte récurrence (souvent plusieurs fois par an) et ses conséquences majeures pour l’Ouest des États-Unis. D’autres rivières atmosphériques existent de par le monde (notamment au dessus de l’Amazonie et plongeant vers l’Argentine ou encore au dessus de l’Atlantique vers l’Europe de l’Ouest – le Royaume Uni s’étant fait défoncer par l’une d’entre elle ce mois de Décembre 2015 -). Mais probablement aucune n’a atteint la « célébrité » de l’Express des ananas. À la faveur des récentes pluies en Californie qui viennent de sauver in extremis l’État d’une énième année de sécheresse, nous vous proposons un petit retour sur ce phénomène. Nous nous arrêterons plus particulièrement sur la sévérité particularité de l’Express des ananas de ce début mars 2016, qui s’est combiné avec une rivière atmosphérique du golfe du Mexique pour atteindre une immense étendue spatiale et pulvériser des records d’humidité à travers le Sud-Ouest et le Sud des États-Unis.

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La goutte froide, c’est quoi?

Vous entendez parfois ce terme au cours des bulletins météo télévisés, assez régulièrement si vous suivez attentivement Info Météo. Mais au fond, peu de personnes savent de quoi il s’agit. De plus, ce phénomène va concerner nos régions ce week-end des 19 et 20 avril, il est donc intéressant d’en reparler (nous avions déjà eu l’occasion d’aborder ce phénomène dans notre article Dépressions et anticyclones, les maîtres du temps, dans la rubrique Comprendre la météo de notre site).
 

La goutte froide désigne une dépression d’altitude fermée, c’est-à-dire coupée de la circulation générale d’ouest en est qui prend généralement place juste au nord de nos régions. Cette circulation est marquée par le Jet-Stream et sépare l’air polaire de l’air doux. Les gouttes froides mesurent en général quelques centaines de kilomètres de diamètre. Ces systèmes peuvent se former de deux façons :
 
 

 

1) Soit à partir de l’isolement d’un talweg (encoche d’air froid et dépressionnaire) issu de la zone de     circulation générale. Il se forme ainsi une masse d’air froid dépressionnaire et isolée au sein de masses anticycloniques où l’air est plus chaud. Le schéma ci-joint présente justement l’isolement d’une goutte froide à partir d’un talweg.
       2)  Soit d’eux-mêmes, à l’écart de la circulation générale, suite à différents mécanismes physiques que nous ne détaillerons pas ici.
 
 
Au sein de ces gouttes froides, l’air se refroidit par détente. L’entretien de cet air froid est assuré par toute une série de mécanismes physiques, et notamment l’évaporation des nuages en altitude, surtout si une couche d’air sec y est présente et favorise cette évaporation. La baisse de pression en altitude peut à son tour entraîner l’apparition d’une dépression en surface, parfois accompagnée de fronts.
 
Les gouttes froides sont susceptibles de survenir en toute saison : en hiver, elles peuvent amener des chutes de neige de longue durée, à la mi-saison, des pluies ou des averses prolongées, et en été, de fortes et fréquentes averses souvent accompagnées d’orages, quand ce n’est pas de la pluie en continu. Ceci est dû au gradient thermique vertical, donc la différence entre la température au sol et la température plus en altitude. Il devient plus prononcé suite à la présence de l’air froid en altitude. Ceci crée de l’instabilité et donc la formation de nuages cumuliformes.
 
Une goutte froide sur l’Allemagne le 18 avril 2014, telle qu’elle apparaît sur les cartes des modèles météo. La poche d’air froid en altitude (-33°C vers 5500 mètres) est bien nette.
 
Les gouttes froides sont souvent responsables des épisodes de temps pourri en été, faits de très fréquentes averses et de pluies plus régulières, d’une temps très nuageux voire complètement couvert et de températures maximales parfois inférieures à 15°C. Deux raisons majeures expliquent cela :
 
     1) La première est le froid qui s’auto-entretient véritablement sous ces systèmes. Les causes en sont multiples : air froid en altitude, averses qui rabattent cet air froid près du sol, évaporation partielle de l’humidité en basses couches qui consomme de la chaleur et refroidit donc davantage l’air, peu ou pas de soleil pour réchauffer l’air…
      2) Le très lent déplacement de ces systèmes. En effet, ils surviennent en situation de blocage, c’est-à-dire lorsque des anticyclones au nord ou à l’ouest de nos régions bloquent la circulation atmosphérique générale ou la repousse très haut en latitude. Les gouttes froides ainsi formées sont véritablement piégées par les anticyclones qui l’entourent. La goutte se déplace alors très lentement, de manière erratique, pouvant faire plusieurs passages au-dessus d’une même région ou y stationner pendant plusieurs jours, en faisant perdurer les précipitations sur les zones touchées. 
 
    A ce titre, les gouttes froides sont redoutées des météorologues, car les modèles cernent très mal leur déplacement. Ainsi, les prévionnistes évitent d’émettre trop de certitudes plusieurs jours à l’avance lorsqu’une telle goutte est entrevue, et attendent en général un jour, deux grand maximum, avant de délivrer des prévisions plus précises. La durée de vie de ces systèmes va de quelques jours à une semaine.
 
Un des plus beaux cas de goutte froide est survenu les 28 et 29 août 1996. Sous un ciel gris en permanence, de fréquentes averses se sont succédées, apportant des cumuls de précipitations énormes, avec plusieurs relevés supérieurs à 100 mm en 48 heures. Ainsi à Uccle, on a observé 113 mm de pluie, et des températures maximales de 14,8 °C le 28 et 13,6°C le 29. Pire, à Saint-Hubert, de la pluie a été observée pendant plus de 24 heures d’affilée, sans aucune interruption !
 
Plus près de nous, citons notamment les 16 et 17 août 2010 où une goutte froide stationnant sur l’Europe Centrale a engendré une dépression déversant des pluies diluviennes sur la Belgique, avec régulièrement plus de 70 mm de pluie en deux jours. L’Entre-Sambre-et-Meuse a même collecté des lames supérieures à 100 mm, avec notamment 113 mm à Bienne-lez-Happart, 107 mm à Cerfontaine et à Brûly.
 

Encore plus près, signalons le 24 août 2013 où un talweg plongeant depuis la Grande-Bretagne et s’isolant en goutte froide a généré de fréquentes et fortes averses orageuses au côté de plusieurs poches de pluie continue.

Carte réalisée par Info Météo durant le passage de la goutte froide du 24 août 2013.
 

Dépressions et anticyclones, les maîtres du temps

Cet article reprend et explique différents termes – trop rarement expliqués – qu’il est possible d’entendre dans les bulletins météo télévisés ainsi que leurs implications. Il sera dès lors plus facile de comprendre ce que signifie toutes les appellations sur lesquelles s’interrogent les lecteurs.

 
Dépression
 
Une dépression est souvent comprise comme une zone où la pression est inférieure à 1015 hPa. Bien que l’on caractérise de conditions dépressionnaires de telles zones, cette définition ne correspond pas précisément à celle d’une dépression. Il s’agit d’un centre d’action présentant en son cœur une pression inférieure à celles que l’on retrouve sur ses abords. Dès lors, une valeur de 1020 hPa entourée de valeurs de 1025 hPa doit être considérée comme étant la pression au centre d’une dépression.
 
Les dépressions sont des zones d’ascension des masses d’air. Ces dernières sont entraînées depuis le sol vers la haute troposphère. Cela est dû notamment au Jet-Stream dont le comportement instable peut forcer l’air à s’élever et ainsi abaisser la pression en surface. En réponse à cette baisse de pression, les masses d’air avoisinantes se dirigent vers la dépression dans un mouvement en spirale dans le sens contraire des aiguilles d’une montre. Ce comportement est dû à la pseudo-force de Coriolis qui dévie les masses d’air vers la droite dans l’hémisphère nord.
 
L’air s’élevant dans ces zones, ce dernier se refroidit par détente adiabatique. Un air froid ne peut contenir qu’une plus faible quantité de vapeur d’eau qu’un air plus chaud. Au fur et à mesure du refroidissement, la proportion de vapeur d’eau dans une unité de volume d’air donnée augmente, non pas parce que la quantité d’eau augmente, mais bien à cause de la diminution de la capacité de stockage de la vapeur d’eau par cette masse d’air. Il arrive un moment où l’humidité relative, qui croissait au fur et à mesure que s’élevait l’air, atteint les 100%, et donc la saturation. C’est le point de condensation : l’air ne peut se refroidir davantage sans qu’une partie de la vapeur d’eau ne se transforme en eau liquide ou en glace. C’est ainsi que se forment les nuages, qui donneront par la suite naissance aux précipitations. Le schéma ci-dessous fait le résumé des phénomènes survenant dans une dépression
 
 
Il existe deux types de dépressions:
 
– Les dépressions dynamiques, qui sont les plus larges. Sur les images satellites, elles sont repérables par l’enroulement nuageux qui se fait autour d’elles, suite à la rotation des vents et courants déjà explicitée plus haut. Dans nos régions, ces dépressions ont tendance à être en moyenne plus puissantes de novembre à mars, mois durant lesquels elles peuvent apporter de forts épisodes pluvieux mais aussi des tempêtes. Ces dépressions se forment toujours au départ du front polaire sous nos latitudes. Ce front sépare les masses d’air à tendance tropicale des masses d’air à tendance polaire. Elles interagissent souvent avec le Jet-Stream qui se localise dans les parages du front polaire, provoquant un appel d’air depuis les basses couches de la troposphère. La présence des dépressions dynamiques se note en temps normal à tous les étages de cette troposphère.
 
– Les dépressions thermiques, plus restreintes, se forment sur les continents entre mai et septembre. Lorsque le soleil brille, il réchauffe l’air à proximité du sol, tandis que les masses d’air situées plus haut en altitude restent plus fraîches. L’air chaud de la surface se dilate, et étant plus léger que l’air environnant, s’élève. Un appel d’air se se crée ainsi dans les basses couches de l’atmosphère. Au contraire des dépressions synoptiques, les dépressions thermiques se forment sans front et ne se notent que dans les basses couches de la troposphère. Si les conditions le permettent, elles sont le siège d’orages très organisés. Elles accompagnent ainsi régulièrement les MCS qui traversent la Belgique chaque été. Aux latitudes tropicales, ce type de dépression peut apparaître au-dessus de la mer et, si elle se renforce, mener à la formation d’un cyclone tropical.
 
À noter qu’il existe aussi des spécimens hybrides, présentant des caractéristiques propres aux deux types énoncés ci-dessus.
 
Les dépressions ont des tailles très différentes: les plus grandes se rencontrent dans les grands systèmes à hautes latitudes où elles peuvent couvrir 1000 à 2000 km de diamètre. Les plus petites ne peuvent faire que quelques mètres de large, et se rencontrent au sein des tornades.
 
Les dépressions ont souvent une forme plus ou moins elliptique, voire circulaire. Dans certains cas, elles peuvent être vastes et difformes, avec plusieurs noyaux dépressionnaires au sein de la même structure, on parle alors de champ dépressionnaire. Ces dépressions peuvent aussi présenter des extensions nommées thalweg.
 
Anticyclone
 
A l’instar des dépressions, les anticyclones étaient souvent qualifiés par des pressions supérieures à 1015 hPa. Cela n’est vrai que si l’on parle de conditions anticycloniques. Un anticyclone doit être considéré comme tout pic de pression entouré de valeurs moins élevées. Ainsi, une pression de 1010 hPa entourée de valeurs de 1005 hPa doit être considérée comme la valeur de pression au centre d’un anticyclone. 
 
Dans les anticyclones, et à l’inverse des dépressions, l’air descend depuis la haute atmosphère dans un mouvement de spirale puis, arrivé du sol, s’en éloigne toujours en tournant, mais dans le sens des aiguilles d’une montre cette fois. On associe toujours anticyclone et beau temps, mais cela n’est pas toujours le cas. Cela l’est effectivement au printemps, en été et au début de l’automne (et encore, pas toujours: nous le verrons plus loin). Rappelons qu’un air chaud peut contenir davantage d’humidité qu’un air froid. Or, l’air qui commence à descendre depuis plusieurs kilomètres d’altitude au niveau d’un anticyclone ne contient que peu d’eau. En descendant, l’air se réchauffe par compression adiabatique. À quantité d’eau constante, l’humidité relative de l’air va donc diminuer, éloignant ainsi la masse d’air du point de condensation, c’est-à-dire celui de la formation des nuages. Deuxièmement, les courants descendants s’opposent ainsi à toute élévation de l’air. Cela explique pourquoi il fait beau au sein des anticyclones à la bonne saison. Le schéma ci-dessous fait la synthèse de ce qui vient d’être dit.
 
 
 
Durant l’arrière-saison, la situation est quelque peu différente. A moyenne et haute altitude, le schéma est cependant semblable à ce qui vient d’être expliqué. Dans les premières centaines de mètres de l’atmosphère, la situation est bien différente. Durant les nuits d’hiver et sous un ciel étoilé, le sol et, par conduction, les premières couches de l’atmosphère se refroidissent fortement. Ce refroidissement vient buter contre de l’air plus doux qui descend au sein de l’anticyclone. Quoiqu’il en soit, les températures de ces deux masses d’air, bien que différentes, sont toutes les deux bien inférieures à ce que l’on peut avoir en été. Et puisqu’un air froid ne peut contenir que moins d’humidité qu’un air chaud, l’air chaud descendant va brutalement se retrouver refroidi, menant fréquemment (et ce plus souvent qu’en été) à la saturation en vapeur d’eau de l’air, donc à la condensation et à la formation de nuages. C’est ici que deux phénomènes antagonistes se produisent: d’une part, les nuages absorbent une bonne partie de la lumière solaire. Cela provoque un échauffement de ces nuages, qui permet ainsi d’entretenir l’air chaud de la moyenne altitude. A l’inverse, par dessous la couverture nuageuse, le manque de lumière ne parvient pas à réchauffer l’air. Pire encore, si un faible courant d’est ou de nord-est amène de l’air froid, la couche va rester en état d’inertie thermique. Sa température ne changera pas d’un iota tant que l’anticyclone ne se déplacera pas. C’est ainsi que nous pouvons nous retrouver avec de la grisaille et du brouillard persistant durant des jours, alors que la température reste sensiblement la même, de jour comme de nuit. Ce phénomène est connu sous le nom d’inversion thermique. 
 
Tout cela est très théorique. La réalité est un peu plus compliquée. Plus que pour une dépression, le positionnement d’un anticyclone par rapport à la région qui va subir son effet est très important. Prenons l’exemple de Bruxelles. L’image ci-dessous présente deux situations très différentes.
 
 
 
 
Comme pour les dépressions, il existe des anticyclones dynamiques et des anticyclones thermiques:
 
– Les anticyclones dynamiques se forment là où prennent place des descentes de masses d’air, au niveau de la branche descendante de la cellule dite de Hadley. Les cellules de l’atmosphère feront l’objet d’un prochain article, retenez juste que l’anticyclone dynamique prend place sur la branche descendante de cette cellule. Leur présence se note en temps normal à tous les étages de l’atmosphère. Ce sont les anticyclones les plus courants dans nos régions. Le fameux anticyclone des Açores, hyper déterminant sur notre temps ouest-européen, en est un.
 
– Les anticyclones thermiques ne se notent que dans les basses couches de la troposphère. Ils résultent du compactage d’un air très froid, plus dense que l’air environnant, près du sol. Cela provoque une surpression locale. Ces anticyclones sont très fréquents dans les régions arctiques et antarctiques couvertes de glace, mais il arrive d’en observer dans nos régions durant les grandes vagues de froid d’hiver.
 
Comme pour les dépressions, il existent des anticyclones hybrides. Certaines hautes pressions polaires ont une origine à la fois dynamique et thermique.
 
La taille des anticyclones est très variable. Ils peuvent s’étendre sur plus de 3000 km de long, ou au contraire être de taille très réduite, quelques kilomètres, comme cela s’observe sous les pluies violentes des orages. A l’instar des dépressions, ils peuvent présenter des extensions appelées dorsales ou crêtes anticycloniques. Une jonction entre deux anticyclones porte le nom de col anticyclonique.
 
Marais barométrique
 
Le marais barométrique désigne une zone au sein de laquelle les pressions ne varient que très peu sur de grandes distances. Il se rencontre souvent en été et par temps chaud sur les continents, et ce compris en Europe. Les pressions présentées au sein de ces marais se trouvent très souvent dans une fourchette allant de 1010 à 1020 hPa. Si ces pressions sont supérieures à 1015 hPa, on parle de marais anticyclonique. Si elles sont inférieures, on parle de marais dépressionnaire. C’est souvent dans ce deuxième type de marais que l’on va retrouver le temps lourd, chaud et orageux qui survient parfois avant le passage d’un front orageux.
 
Anticyclones et dépressions d’altitude
 

Si nous avons utilisé la formulation « en temps normal » pour désigner l’extension verticale des systèmes dynamiques au sein de la troposphère, c’est bien parce qu’il existe des spécimens qui ne présentent pas cette caractéristique. Ce sont des systèmes dits d’altitude. Pour être simple, tous les termes que vous venez de voir peuvent être transposés en altitude, à l’exception toutefois des systèmes thermiques qui se trouvent toujours près du sol. Dès lors, il est possible d’avoir une dépression d’altitude, une dorsale d’altitude… Ces systèmes ne se marquent pas au niveau du sol. Il arrive certaines situations où un système au sol est relayé en altitude par son opposé. Ainsi, les anticyclones thermiques des pôles sont situés sous une énorme dépression d’altitude nommée le vortex polaire (système hybride, à la fois dynamique et thermique). A l’inverse, des dépressions de surface (et très souvent une dépression thermique) peut être relayée en altitude par un anticyclone. C’est le cas des cyclones tropicaux par exemple.

Une considération importante est à mettre en exergue. Sous nos latitudes et à altitude égale, un anticyclone sera rempli d’air plus chaud que son environnement, tandis qu’une dépression contiendra de l’air plus froid. Il existe cependant des dépressions à cœur chaud, mais elles sont plus rares, c’est pourquoi nous ne nous attarderons pas dessus dans cet article.

Goutte froide et bulle chaude sont deux termes utilisés pour employer successivement une dépression d’altitude fermée et un anticyclone d’altitude fermé. Leur circulation se coupe complètement de la zone à partir de laquelle ils prennent naissance. Ils peuvent cependant prendre naissance d’eux-mêmes, à l’écart de la zone de circulation générale. Ces deux systèmes ne sont guère appréciés des météorologues car ils ont leur mouvement propre, ont une grande inertie et leur prévision est difficile. Le schéma ci-dessous vous présente la formation d’une goutte froide par isolement à partir du vortex polaire (air froid), au sein de masses plus anticycloniques (air chaud). Plus d’infos sur les gouttes froides: ICI

La vergence ouest des systèmes dynamiques avec l’altitude

Une dernière grande caractéristique des dépressions et anticyclones dynamiques est le fait que l’édifice n’est pas absolument vertical. On constate qu’il est de plus en plus décalé vers l’ouest avec l’altitude. En d’autres termes et par rapport à la circulation générale d’ouest en est de l’hémisphère nord par exemple, la section d’altitude des systèmes aura toujours un temps de retard par rapport à la section des basses couches de l’atmosphère.

Le rôle prépondérant du Jet-Stream

Le courant Jet joue un rôle majeur dans la formation et le comportement de tous les systèmes venant d’être cités. Ses ondulations peuvent entraîner la création de dorsales anticycloniques vers les hautes latitudes, et au contraire, favoriser la descente de thalwegs vers les basses latitudes, allant jusqu’à isoler des gouttes froides ou des bulles chaudes. Il est aussi capable de renforcer les dépressions, les transformant ainsi en de puissantes tempêtes.Toutes les illustrations ont été réalisées par Info Météo.