Orages du passé

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J'ouvre ce topic pour vous faire partager mes recherches sur les orages violents. Au départ je n'étais qu'un novice dans la prévision orageuse puis j'ai commencé à me documenter sur ce qui est surement le phénomène le plus imprévisible, le plus destructeur (potentiellement) et le plus impressionnant de la météo,c'est à dire les orages et tout le panel de phénomènes violents qui peuvent les accompagner.

Dans un premier temps, mon travail sera constitué exclusivement d'étude de cas de dégradation orageuse, la plupart d'entre elle se feront aux USA. Pourquoi les USA ? Parce qu'il s'agit d'un véritable laboratoire orageux. Chaque année, en toute saison, de puissante dégradation orageuse balaie le centre et l'est du pays. Ce terrain de jeu des orages est connu sous le nom de "Tornado alley".

Voilà en très gros les différents éléments qui font que cette zone est aussi active.

-L'air tropical humide du golfe du Mexique constitue le réservoir d'humidité.

-Le jet stream qui passe régulièrement au dessus de la région est un déclencheur dynamique.

-L'air sec en provenance des rocheuses forme ce qu'on appelle aux USA des fronts de point de rosée. Ces derniers renforcent la convergence de basse couche,.

Avant de commencer , voici quelques base de connaissance sur les orages :

 

Le gradient thermique adiabatique est la variation de température standard de l'air en fonction de l'altitude en ne considérant que la pression de l'air . Elle est fonction de l'humidité de l'air (de l'air sec se refroidira plus vite que de l'air humide). Cependant ce gradient n'est que théorique, dans la vraie vie la température ne décroit jamais de cette manière car il existe un tas  d'autre facteur qui peuvent faire varier la t° de l'atmosphère comme le relief les advections thermiques à des étages différents etc...

Par conséquent : lorsque la température décroit plus vite que ce que le gradient adiabatique prévoit, on dit que l'air est instable, et inversement lorsque la température décroit moins vite que l'adiabatique, l'air est stable. Plus l'écart avec avec l'adiabatique est important, plus l’atmosphère sera instable (ou stable).

Lorsque qu'une parcelle d'air est instable, elle se trouve plus chaude et donc moins dense que son environnement, la poussée d'Archimède va alors la faire monter en altitude, la vapeur d'eau qu'elle contient va se condenser libérant de la chaleur jusqu'à que la parcelle ait retrouvé une T° identique à son environnement. Un nuage se forme alors.

Voila deux exemple d'environnement l'un instable (à gauche) et l'autre stable (à droite)

    

Les poitillées rouge correspondent à l'adiabatique, la ligne rouge à la température, la ligne verte le point de rosée. A gauche on voit que que la ligne rouge est à gauche des pointillés de la même  couleur, la colonne d'air est instable. L'aire formé par ces deux courbes, c'est la CAPE (convective avalaible potentiel energie = energie convective potentielle disponible). Il s'agit de la première valeur indiqué dans le tableau de droite. Elle est de 3927 sur le radiosondage de gauche, ce qui est une valeur très élevé.

La 2nd indice permettant d'évaluer l'instabilité c'est le LI. Il s'agit la simplement de la différence entre la température réel et la température de l'adiabatique à 500hpa (environ +5500m). Logiquement une différence négative indique une atmosphère instable et inversement.

Plus le LI est négative, plus l'instabilité est importante.

D'autres petites choses à savoir sur les sondages.

-Plus le point de rosée est proche de la T°, plus l'air est humide. C'est à dire sur nos petits sondages, que plus la ligne verte et la ligne rouge sont proche plus l'air est humide et inversement. Lorsque ces deux lignes se confondent, il y a présence de nuage. 

- A droite, les barbules marrons représentent le vent, un trait correspond à 10 noeuds (18kmh) et un triangle à 50 noeuds (environ 90kmh).

 

Cependant si l'instabilité de l'air est primordial pour la formation d'un orage, elle n'est pas suffisante. Un déclencheur est nécessaire. 

Tout d'abord, la décroissance de la t° n'est pas toujours uniforme et il existe souvent de nombreuses couche d'inversion bloquant l'ascendance de l'air. Le rayonnement diurne en réchauffant le sol balaie ses inversions. On tient là notre premier déclencheur qui explique beaucoup de choses, comme le fait que les orages se développent souvent l’après midi et meurent la nuit, ou meme  que la crasse nuageuse soit notre hantise en été.

Mais même avec une instabilité extrême, le réchauffement diurne ne suffit pas à expliquer les violents courants ascendants dans les cellules orageuses les plus oraganisés.

D'autres facteurs dynamiques favorisent la convection profonde.

D'abord voila une image pour expliquer les concepts de divergence et de convergence :

           

Lorsque qu'une zone de divergence apparaît à haute altitude, elle est immédiatement compensé par une zone de convergence au sol.

La convergence au sol est un facteur favorisant la convection car naturellement l'air va s'élever à l'endroit ou les vent converge. Cette convergence est dans la plupart des cas associé à la formation d'un minimum dépressionnaire voire même d'une dépression.

Voici un exemple pour illsutrer :

Les lignes noires qui représentent le géopotentiel à 500hpa s'écartent à la sortie des rocheuses juste à l'avant du talweg associé, un minimum dépressionnaire se creuse pile à cet endroit dans le Kansas.S'en ait suivi une sévère dégradation orageuses.

Cette zone de convergence des vents est à tous les coups le point de départ de la convection si l'air est instable bien sur.

Dernier point, le jet stream étant un important acteur, il est interssant de rappeler quelque petite chose. Certaine portion du jet sont plus sujette à la divergence que d'autre, notamment l'entrée droite et la sortie gauche. Mais d'une manière générale, le flux en altitude diverge à l'avant immédiat des talweg comme vu sur l'exemple précédent.

Je ne rentrerai pas dans le détail de structures orageuses car justement mon but est de les relever dans mes études de cas et surtout de voir à quelle facteurs dynamique, elles sont associés.

Je commencerai par le 24 février 2001 ..

 

 

 

 

 

 

 

Modifié 7 avril 2017 par faycal

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24 février 2001 (cliquez pour agrandir)

Ok le format est encore à revoir mais le principal est là. La première partie sert à décrire le contexte météorologique de grande échelle.

La seconde est constitué d'images radars de différents moments clés de l'épisode pour la chronologie. Sur la dernière série de documents, on retrouve plusieurs radiosondages que juge les plus représentatifs de la situation. Leur localisation et leur date sont indiqués sur les images radars juste au dessus. Enfin j'ajoute la petite carte du SPC qui résume bien l'ensemble des phénomènes violents survenu à cette date.

Revenons en à notre cas : tous les ingrédients sont réunis pour cette dégradation orageuse. Ce jour là, le flux est fortement divergent en altitude dans les grandes plaines, une dépression très creuse se forme alors et le front froid associé évoluant dans une masse d'air bien instable va rapidement prendre des caractéristique orageuses. Un système multicellulaire linéaire va alors prendre forme accompagné de fortes rafales dépassant les 100kmh. Dans un environnement très cisaillé,une multitude de supercelulle se greffe sur le MCS ou à l'avant avec à la clé une multitude de tornade dont 3EF3. La dernière d'entre elle fera 7 morts et 73 blessés dans le Missouri vers 21h locale (4hUTC).

Voici une image radar d'une des supercelulles vers 18h locale.

On aperçoit sans problème le mésocyclone sur la partie gauche de la cellule associé à une des tornade EF3.

 

On voit à merveille sur cet épisode que malgré l'instabilité moderée (moins de 2000J/kg), des orages particulièrement violents et meurtriers ont réussi à éclore. Ce jour là, c'est le jet de basse couche qui a fait toute la différence ainsi que le cisaillement directionnel quasi-parfait (voire le sondage 3 notamment).

Voilà pour cette première fiche dite moi si je dis une bêtise, comme je vous l'ait dit au début je ne suis qu'un novice qui cherche à s'instruire.