Les violents orages du 14 juillet 2010 – retour sur un épisode destructeur

Voici quelques temps, je prenais connaissance d’une publication de Kéraunos, institut français spécialisé dans l’étude des orages et des tornades. Ce document proposait une classification standardisée et internationale de la puissance des orages en cinq niveaux (un prochain article pourrait, pourquoi pas, présenter en détail cette classification). M’attardant sur l’échelon 4/5 qui décrit un orage qualifié de violent, je me faisais la réflexion de savoir quel était le dernier grand épisode que l’on puisse qualifier comme tel pour la Belgique. Fouillant un peu dans mes archives, j’ai remis au jour un dossier créé à l’époque par mes soins sur Hydrométéo, relatant les événements du 14 juillet 2010. L’occasion se présente ainsi pour lui apporter de nouveaux éléments et vous le représenter ici.



Analyse de la situation atmosphérique
La carte ci-dessous nous montre la situation synoptique telle qu’elle se présentait à 14h00 ce 14 juillet, juste avant l’arrivée des premiers orages sur notre pays.
 
Le premier élément qui saute aux yeux est la présence d’une dépression plutôt creuse pour la saison sur le sud de l’Irlande. Elle amène un flux d’air très chaud sur nos régions. Deuxièmement, un front froid situé sur l’ouest de la France entraîne la déstabilisation de ces masses d’air: une ligne de creux et une dépression thermique se créent à l’avant de ce front. 

Ces éléments interagissent avec une anomalie de tropopause: il s’agit d’un abaissement abrupt de la limite entre la troposphère et la stratosphère, et qui joue le rôle d’accélérateur sur les orages ou les tempêtes en favorisant de fortes ascendances des masses d’air. Sur les sondages atmosphériques effectués ce jour-là, on note la présence d’un fort cisaillement de vent entre le sol et l’altitude: au sol, les vents viennent de l’est, en altitude, ils viennent du sud. De surcroît, le Jet-Stream, puissant ce jour-là, se trouvait justement axé au-dessus de nos têtes. Et enfin, le fort contraste de températures entre l’avant des orages et l’arrière a parachevé la mise en place d’une situation très critique. L’image ci-dessous l’illustre clairement: alors que l’est de la Belgique fond sous des températures caniculaires, l’ouest du pays et le Nord-Pas-de-Calais baignent dans une ambiance bien rafraîchie. Ainsi, à 15h30, alors qu’on relève 32°C à l’aéroport de Bierset (Liège), les températures ne dépassent pas 19°C à Lille. Entre les deux, une différence de 14°C sur 200 km, là où les plus violents orages sévissent.
 
Les différentes institutions météorologiques ont bien cerné le risque orageux extrême. Météo Belgique a placé la quasi totalité du pays en alerte rouge Orages. C’est la première fois que cette alerte est utilisée. Cela illustre bien le caractère exceptionnel de la situation:
Estofex est un organisme européen spécialisé dans la prévision des phénomènes violents et émet notamment des avertissements concernant les orages selon trois échelons: le premier fait référence à une situation d’ampleur modérée, le second à une situation d’ampleur forte et le troisième à une situation anormalement violente. Or, en ce 14 juillet, Estofex place la Belgique au niveau 3, l’alerte maximale. C’était à ma connaissance la première fois que je voyais nos régions placées sous ce régime. Il y avait donc lieu d’être sur le qui-vive.
 
Déroulement de l’épisode
Les orages concernent déjà le nord de la France en matinée du 14 juillet, mais dans un premier temps assez modérément. C’est seulement sur le temps de midi qu’ils commencent à sérieusement s’organiser en un système convectif de méso-échelle (MCS). Une ligne d’orages très virulents, que Kéraunos qualifiera même de Quasi Linear Convective System (QLCS) se met en place à l’avant du système, et fonce vers la Belgique. Elle prend les caractéristiques d’un Bow Echo (orage en arc), signe d’un orage puissant et organisé. 

A noter que la littérature plus récente (IRM, Belgorage…) qualifie le système de derecho. Ce terme ne remplace pas les autres énoncés ci-dessus, mais leur est complémentaire. 

L’image radar ci-dessous nous montre clairement ce bow echo en train de s’organiser sur le nord de la France à 14h00 (la couleur rouge indique des intensités de pluie très élevées): 
Les orages sont clairement visibles depuis l’espace, sous la forme de grosses boules blanches, comme le montre cette image satellite prise à 14h40. Ces boules blanches correspondent aux enclumes des cumulonimbus qui s’étalent dans le bas de la stratosphère. Le sommet des cumulonimbus culmine à près de 16 km d’altitude, ce qui est remarquablement élevé pour un orage sous nos contrées. Cette hauteur excessive est un autre signe d’orages très organisés: 
A 15h00, c’est un système orageux très entraîné qui se trouve aux portes du Hainaut. La ligne orageuse génère de violents downbursts: une rafale de 146 km/h est mesurée à St Hilaire-sur-Helpe, dans le département du Nord.
 
A 15h30, l’orage s’engouffre sur la Belgique par les régions d’Erquelinnes et de Chimay. Quelques kilomètres plus loin, les villages de Merbes-Ste-Marie et de Peissant subissent un très violent downburst qui arrachent de nombreux arbres et emporte des toits parfois entiers. Plusieurs lignes électriques sont jetées à terre par les rafales. Au vu des dégâts, le vent a pu dépasser localement les 150 km/h. Un phénomène similaire s’abat quelques minutes plus tôt sur le Borinage. Par la suite, c’est tout le Hainaut Oriental et le Brabant Wallon qui plongent dans les ténèbres auxquelles succèdent un déluge de pluie et de vent. En altitude, les éclairs intranuageux sont incessants, mais le car wash qui se déchaîne dilue le clignotement frénétique des décharges. Seuls les radars observent le brasier d’électricité qui entame sa progression à travers la Belgique.
A l’avant de l’orage, le ciel prend des aspects parfois extraordinaires, comme cet arcus multicouches photographié près de Merbes-Ste-Marie justement, quelques minutes avant que le downburst ne s’y déchaîne. Un tel ciel imposant, limite effrayant, est le signe ultime du déchaînement de violence. Ce sont les courants très rapides circulant au sein du système orageux qui sont capables de produire de tels structures. La vue d’un tel ciel doit avertir du danger imminent et de la nécessité de trouver rapidement un abri, surtout si cela se passe en pleine campagne.
A 16h00, la ligne d’orages atteint la région de Charleroi et l’Entre-Sambre-et-Meuse, sans avoir perdu de sa force. C’est au tour du village de Pont-à-Celles de payer un lourd tribu à la tempête. Sur l’A54 toute proche, des dizaines d’arbres sont arrachés et bloquent plusieurs voies de circulation. Plus au sud, sur le R3 et sur l’A 503 entre Charleroi et Marcinelle, des branches et des inondations perturbent la circulation. Le parc de Strepy, près de La Louvière, est méconnaissable. Dans Charleroi même, plusieurs toits sont fortement endommagés. L’anémomètre de la base militaire de Florennes enregistre des vents à 130 km/h.
A 16h30, la ligne orageuse qui se démantèle en orages multicellulaires concerne l’est du Brabant Wallon et la province de Namur. Jodoigne et Ciney sont les villes les plus sérieusement touchées: la première voit une partie du toit de son hall omnisport s’arracher, et l’autre perd le clocher de sa collégiale, qui s’effondre en contrebas. Bruxelles est également touchée, mais moins sévèrement. Bon nombre de tunnels de la capitale seront cependant fermés pour cause d’inondations.
 
 Dégâts à Ottignies:
 
L’orage poursuit sa route: à 17h30, il frappe Liège et sa région. A Bierset, une pointe de vent à 122 km/h est mesurée. Mais c’est plus au sud, vers St-Vith, qu’il se révèle plus intense. A ce moment-là, le système orageux prend une nouvelle forme, celui d’un LEWP (échelons orageux décalés). Il balaie Elsenborn qui enregistre la plus grosse rafale mesurée par un instrument belge: 137 km/h.
A 18h30, la ligne orageuse a quitté la Belgique et se restructure: elle frappe violemment les Pays-Bas et l’Allemagne. En Belgique, l’heure est au bilan. Ci-dessous, la carte des éclairs délivrés par cette offensive. L’IRM a comptabilisé près de 60 000 éclairs. C’est énorme:
Passage de l’orage sur Montigny-le-Tilleul (région de Charleroi)
Les photos ci-dessous ont été prises par mes soins au passage de l’orage, et relatent les événements.
15h40: le ciel s’assombrit en direction du sud-ouest, alors que l’air reste encore très lourd et chaud, mais surtout, et c’est ce qui me frappe à ce moment-là, absolument calme. Une très belle illustration du fameux « calme avant la tempête ».
 
15h50: l’orage se rapproche, mais aucun coup de tonnerre n’est entendu. Seuls les radars me renseignent sur la proximité du système orageux. L’ambiance reste absolument calme.
16h00: L’énorme arcus, si typique des orages organisés, apparaît à l’horizon et avance à une vitesse effrayante en roulant sur lui-même. Il ne lui faudra même pas cinq minutes pour arriver au zénith.
Par la suite, le déroulement des événements est semblable à ce que s’est passé à l’échelle de la Belgique. L’arcus est arrivé, accompagné d’un downburst cependant assez modéré comparé à ceux qui frappèrent Ciney, Merbes-Sainte-Marie ou Pont-à-Celles. Il fut précédé d’un grondement impressionnant qui n’était rien d’autre que le bruit généré par les rafales accourant vers ma position. 
 
Durant 20 minutes, une pluie intense soufflée par les bourrasques est tombée sur Montigny-le-Tilleul, tandis qu’au zénith, le ciel clignotait faiblement mais continuellement, témoignant de la puissante activité orageuse se déroulant en altitude, au sein des cumulonimbus. Les seuls éclairs qui se montrèrent eurent lieu dans la partie stratiforme du MCS, après le passage de la zone la plus active. Mon pluviomètre récoltera en tout 20 mm de pluie sur une demi-heure. Plus tard en soirée, le ciel se dégagera, laissant le soleil revenir dans une ambiance très fraîche. Je pus encore observer, aux alentours de 23h00, les éclairs d’un orage modéré et isolé dans l’air froid, se produisant en France.
En fin de compte, ce sont des orages particulièrement violents qui ont traversé le pays ce 14 juillet 2010. Depuis le début de ce siècle, on retrouve peu de phénomènes tout aussi intenses et d’aussi grande étendue. Cette fois-ci, ce fut surtout le vent qui a provoqué des dégâts. 
Quelques vidéos pour terminer:

La première ci-dessous a été prise à Grez-Doiceau, dans le Brabant Wallon:


 

Cette deuxième vidéo a été prise à Jeumont, dans le département du Nord, tout près de la frontière belge:

 

Enfin, une vidéo réalisée par moi même et montrant l’arrivée de l’arcus sur Montigny-le-Tilleul (région de Charleroi). Le downburst fut bref et moins important qu’ailleurs dans le pays: ICI


De nouvelles constatations

Une étude menée par l’IRM a démontré que quatre couloirs de très gros dégâts ont concerné la Wallonie (vents supérieurs à 150 km/h):

– Le premier selon un axe Erquelinnes – Pont-à-Celles
– Le second selon un axe Gendron – Ciney – Hamois
– Le troisième au départ de Jodoigne vers la Flandre
– Le quatrième au sud-ouest de Liège, terminant sa course sur la ville.

L’analyse fine des radars à haute résolution a permis de mettre en évidence l’existence de turbulences de la ligne d’orages, allant jusqu’à former des virgules rétrogrades. Ces organisations trahissent l’existence de mésovortex (zones en rotation) au sein de la ligne. Une petite dizaine de ces structures ont été trouvées au sein du MCS. Ces vortex, en interagissant avec un très violent courant en altitude arrivant derrière la ligne et habituel des MCS (Rear Inflow Jet), auraient engendré les terribles rafales descendantes à l’origine des plus gros dégâts, ces rafales se trouvant être les plus fortes à la droite de l’axe du vortex, là où la ligne d’orages est organisée en bow echo. Le bow echo est tout simplement une portion de ligne orageuse poussée en avant par les violents vents qui arrivent derrière.

L’existence de ces vortex a été confirmée pour l’axe Erquelinnes – Pont-à-Celles, pour Liège et pour l’axe Jodoigne – Hamois. Dans le cas de Ciney, la rafale descendante n’était à premier vue pas due à l’un de ces vortex, mais au Rear Inflow Jet particulièrement violent à l’aplomb de cette zone où un bow echo très marqué est visible. Cependant, un vortex a été identifié un peu plus loin, et il est possible que celui-ci ait été en formation près de Ciney. Il s’agit du même vortex que celui qui a concerné Liège par après.

Sources: observations personnelles, Youtube, Infoclimat, IRM, Wetterzentrale, Météo Belgique, Estofex.

le MCS et ses variantes

Cet article reprend le premier terme d’un lexique qui sera amené à se construire petit à petit. Aujourd’hui: le système convectif de méso-échelle et ses variantes.

MCS ou Mésoscale Convective System

En français donc, système convectif de méso-échelle. Il désigne un ensemble d’orages multicellulaires organisés entre eux et interdépendants, regroupés au sein d’une masse de 100 à 1000 km de long, de forme parfois ovoïde, parfois parfaitement circulaire ou très étirée, pratiquement sous forme de ligne. Ce terme général désigne en fait plusieurs modes d’organisation. Pour simplifier les choses – bien que ce ne soit pas scientifiquement exact – nous pouvons considérer le MCS comme un seul et même superorage de très grandes dimensions.

Les MCS qui se présentent en Belgique sont souvent constitués de deux parties:
1) la première partie est la zone dite stratiforme, car constitué par les enclumes des cumulonimbus qui constituent la partie la plus active. Cette zone voit des précipitations modérées s’étendre sur plusieurs centaines, voir milliers de kilomètres carrés, accompagnées d’une faible activité électrique qui se présente soit sous la forme de coups de foudre rares mais très puissants, soit par une succession d’éclairs internuageux dits spiders, qui tendent à se déplacer dans le ciel en se ramifiant. Ces éclairs se produisent dans et juste sous les enclumes des cumulonimbus dans les grands systèmes organisés.
2) la partie la plus active est caractérisée par de fortes précipitations et s’isole au sein de la zone stratiforme ou en bordure du système, selon la dynamique des vents et des courants en altitude. Elle peut avoir une forme assez ramassée, ou au contraire s’étirer en une ligne de grains.
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26 mai 2009: Un MCS traverse la Belgique de nuit, du sud-ouest au nord-est.
La forme que prend cette ligne peut servir à qualifier le MCS tout entier:
– dans la configuration la plus simple, la ligne se présente selon une quasi-droite de précipitations très intenses, dans laquelle prend place 90% de l’activité électrique de l’orage et souvent précédée de rafales descendantes.
– un stade plus puissant est celui du Bow Echo (écho en arc), lorsque le Jet-Stream soufflant dans la ligne fait en sorte que la partie centrale de celle-ci se déplace plus rapidement que ses extrémités. Une évolution vers cette structure indique un renforcement des phénomènes. Les vents qui l’accompagnent peuvent devenir destructeurs. En juillet 2010, un puissant bow echo a balayé la Belgique, provoquant énormément de dégâts dus au vent (parfois spectaculaires comme l’effondrement du toit de l’église de Ciney, le reversement d’un pylône d’une ligne à haute tension près de Huy et des toits entiers emportés en Thudinie). Les dégâts observés ont permis de diagnostiquer des vitesses de plus de 150 km/h pour les plus grosses rafales.
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14 juillet 2010: Passage d’un bow echo sur la Belgique.
– un autre stade plus puissant est le LEWP ou Line Echo Wave Pattern (écho en ligne et en forme de vague) est reconnaissable à la structure ondulée, parfois pratiquement sinusoïdale de la structure orageuse. A l’extrême, elle peut apparaître découpée en échelons espacés et décalés les uns par rapport aux autres de manière régulière. Les phénomènes engendrés sont identiques aux cas évoqués précédemment.
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 14 juillet 2010: le même système que sur l’image précédente, une heure et demi plus tard. Le Bow Echo tend à se rompre en échelons, formant une structure se rapprochant du LEWP. Cela montre clairement qu’un grand système orageux est dynamique et qu’il peut changer de forme plusieurs fois tout au long de sa durée de vie.
– le stade final est le derecho (mot espagnol qui signifie « tout droit » pour désigner le déplacement de ces grandes structures). Il est extrêmement rare et violent. La zone active devient alors d’une ampleur et d’une taille démesurées et les phénomènes qui s’y produisent sont extrêmes: activité électrique explosive, vents destructeurs à grande échelle, pluies dilluviennes et grêles géantes. Fin juillet, un tel derecho a engendré des vents de 170 km/h dans le sud-ouest de la France. Dans les situations les plus apocalyptiques, le vent peut atteindre 250 km/h. Mais cela reste extrêmement rare.
Il existe aussi deux autres variantes de MCS:
1) le QLCS pour Quasi Linear Convective System ou système convectif pratiquement linéaire. Il prend la forme d’une énorme ligne de grains avec une partie stratiforme assez restreinte comparée aux MCS « classiques » exposés ci-dessus. 
2) le MCC ou Mesoscale Convective Complex est un MCS démesuré. Il doit répondre à toute une série de critères dits de Maddox:
– une durée de vie supérieure à six heures
– des sommets de cumulonimbus à l’aplomb de la zone intense ayant des températures inférieures à -52°C et qui s’étendent sur plus de 50 000 km²
– des sommets de cumulonimbus en étalement ayant une température inférieure à -32°C sur au minimum 100 000 km².
A l’heure de la rédaction de cet article, le dernier MCC ayant concerné la Belgique s’est produit en matinée du 27 juillet 2013.
Une des caractéristiques de ces systèmes est leur capacité à s’auto-entretenir. Il faut comprendre par là que, l’orage s’organisant et grandissant, arrive à un cap où le « moteur » qui le génère n’a plus réellement besoin d’ingrédients comme de la chaleur, des vents cisaillés (= de directions et vitesses différentes selon l’altitude) et d’instabilité. A l’instar d’un énorme tapis roulant, l’orage entraîne l’air au-devant de lui dans sa direction, le fait s’élever, alimentant ainsi le système en humidité, formant et entretenant les cumulonimbus, puis le rejette derrière lui en altitude, par-dessus le courant jet qui participe à toute cette mécanique, mais aussi au niveau du sol via les précipitations. Dès lors, cela explique pourquoi ces grands systèmes sont capables de subsiter dans un environnement redevenu stable (souvent avec la tombée de la nuit), où les paramètres interdisent toute formation d’un nouvel orage. L’orage existant ne fait que subsister.
On constate que fort souvent, ces MCS se structurent à la tombée du jour, font rage toute la nuit en atteignant leur paroxysme entre minuit et 4h00, puis tendent à s’affaiblir quelque peu avec le lever du jour. Dans certains cas, lorsque l’air est extrêment instable, ces orages peuvent se structurer en journée pour certains, passer le lever du jour qui est en temps normal « thunder-killer » et faire rage toute une matinée de plus.
Concrètement, en un lieu donné et pour tous les cas de figure exposés ci-dessus, un observateur verra (de jour) successivement le ciel se couvrir d’un voile gris sous une ambiance lourde, puis devenir plombé avec des formes nuageuses parfois inquiétantes, le tout dans un calme « anormal », puis arrivera très souvent un arcus, sorte de nuage en forme de vague ou de grand rouleau horizontal animé de mouvements perceptibles, parfois déjà accompagné de quelques gouttes voir d’une fine pluie. Son passage au zénith est accompagné des vents les plus forts, très rapidement suivis par de très fortes pluies, voir de la grêle, avec une activité électrique incessante au sein des nuages en altitude (c’est la zone active). Souvent cependant, la densité de la pluie fait que la lumière des éclairs est bien trop diffusée pour être perçue du sol, et seuls les radars enregistrent l’énorme accumulation d’éclairs au passage de la zone active. Les systèmes les plus organisés ont des parties actives qui ne présente pratiquement aucun coup de foudre ou éclair internuageux: tout se passe au sein des nuages. Dans le brouaha engendré par la pluie et le vent, le tonnerre qui plus est continu est difficilement perceptible. Cependant, l’observation a montré que, par moment, l’activité électrique peut radicalement changer et se muer en un pillonnement de coups de foudre sur des espaces restreints. En tout et pour tout, le passage de la zone active dure généralement de 10 à 30 minutes
Par la suite, avec l’éloignement de la zone active, l’intensité de la pluie diminue, mais les précipitations en elles-même persistent. L’observateur se trouve alors dans la partie dite stratiforme, où il peut apercevoir des éclairs spiders rampant sous la voûte formée par les enclumes des cumulonimbus. Cette phase est bien plus longue: elle dure une heure en moyenne, mais peut s’éterniser jusque deux à trois heures après le passage de la zone active.

De nuit, les évènements sont bien sûrs identiques, mais suite à l’obscurité, l’observateur verra arriver l’arcus sombre se détachant sous un horizon scintillant de flashes d’éclairs. L’activité électrique incessante d’altitude sera parfaitement visible au passage de la zone active, et les éclairs spiders de la zone stratiforme seront rendus encore plus spectaculaires.

Il existe un dernier type de MCS, le MCS de type cluster. A l’inverse de tous les cas venant d’être cités, cette catégorie de système orageux ne voit pas s’individualiser une partie intense et une autre partie stratiforme, parce que la dynamique, entre autres, n’est pas suffisamment puissante pour isoler ces deux parties. Le système de type cluster se présente alors comme un amas, une grappe de cellules orageuses souvent puissantes disposées dans la masse stratiforme, interagissant entre elles en s’alimentant ou se détruisant de manière anarchique. Leur déplacement souvent lent est responsable, pour l’observateur immobile, d’un véritable défilement d’orages en continu pendant plusieurs heures, et d’accumulations considérables d’eau. Un bel exemple de MCS cluster concerna le centre de la Belgique la nuit du 19 au 20 juin 2002. Un autre frappa durement Liège et sa région au matin du 29 mai 2008, provoquant d’innombrables inondations et des coulées de boue.

Le MCS cluster de la nuit du 19 au 20 juin 2002 à 3h45.
Pour ceux qui souhaitent aller plus loin dans la classification des orages et qui n’ont pas peur de se perdre dans les méandres de cette dernière, nous vous conseillons ce site: