orages

RUMEUR Quand un simple cumulonimbus alimente les théories les plus fumeuses... [05/07]

Le 24 juin dernier, de gros orages frappaient la région lémanique et un photographe de renom, Christophe Suarez, prenait alors des clichés d'un superbe cumulonimbus s'illuminant au-dessus de Génève... Question illumination, il n'allait pas tarder à s'apercevoir à quel point certains bipèdes sont capables de faire encore plus fort.
 

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Les 4 tornades de Chasseneuil, Ribérac, Douchapt et St-Maigrin du 4/11/2013 : un regard sur le contexte





Le lundi 4 novembre 2013, pas moins de quatre tornades se déclaraient dans notre région dans l'après-midi. Une en Charente, sur les communes de Les Pins et Chasseneuil-sur-Bonnieure, deux en Dordogne sur le secteur de Ribérac et Douchapt/Saint-Méard-de-Drône et la quatrième à Saint-Maigrin (17), toutes d'intensité "faible" ou "modérée" (F0/T1 à F1/T3). 
Mais ce qui frappe surtout, et qui motive le présent billet, c'est l'apparente banalité des conditions météo qui leur ont donné naissance, simples monocellulaires peu pourvus en énergie et peu structurés, sans même un seul impact relevé... bien loin de l'habituel contexte-type supercellulaire estival, ou même du classique contexte hivernal lié aux virulentes lignes de grains. Quels processus ont donc pu, en un tel contexte, mener à la formation de ces tornades qui ont parcouru chacune plusieurs kms vrillant des arbres, arrachant des toitures de tôle et privant d'électricité de nombreux foyers ?      
Pour y voir plus clair, penchons-nous sur ce contexte général :



Analyse de la situation générale le 4 novembre 2013

En ce lundi 4 Novembre 2013, la synoptique s'avère relativement classique pour la saison avec la présence d'un vigoureux flux d'Ouest/Nord-ouest dans un contexte thermique plutôt doux notamment au sud de la Loire et globalement très humide dans l'ensemble sur une grande partie de la France.









Se présente alors rapidement dès la nuit de dimanche à lundi, un profond et vaste talweg d'altitude dynamique impactant alors directement l'intégralité du pays et lié à un imposant système dépressionnaire principalement centré vers la Finlande en ce lundi à la mi-journée. Le courant jet quant à lui prend de plus en plus de vigueur au fil des heures par la façade ouest avec des vitesses de vent estimées autour des 120-130 km/h vers 300 hPa au niveau du secteur impacté par les tornades, se retrouvant alors temporairement en entrée sortie gauche et entrée droite avec faible divergence en altitude (archive Wetter3.de).







De l'air bien refroidi se met à circuler sur de nombreuses régions en altitude, avec des températures s'abaissant vers -20 à -24°c autour des 5500m en général, favorisant l'instabilité de la masse d'air ainsi accentuée par le réchauffement diurne près du sol en journée, ceci au gré des éclaircies.
Simulées et prévues par le modèle GFS 0.5° et le WRF 0.05° via la mise à jour de 06z, les valeurs brutes de MUCAPE étaient comprises entre 400 et 800 J/kg en moyenne (avec quelques pointes locales à 900-1000 J/kg) globalement dans une vaste zone s'étirant du Sud-ouest au Centre-ouest et au centre.
Le contexte était alors propice à la genèse d'un ciel de traîne plus ou moins actif et organisé, avec de nombreuses averses charriées dans un rapide flux océanique, comme ce fut le cas sur une grande partie de la journée notamment dans les régions citées ci-dessus.
En prenant comme exemple le radiosondage en temps réel effectué vers 12h à la station Bordeaux-Mérignac le 4/11/2013, on y retrouve typiquement et clairement le profil type d'une atmosphère favorable aux grains en ciel de traîne pouvant prendre éventuellement un caractère orageux :

 

 
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Radiosondage Bordeaux-Mérignac du 4 novembre à 12 UTC (13 h locales)


- Température au sol : +13.8°c vers 12h
- Température à 500 hPa : -21.3°c
- Différentiel sol / 500 hPa : 35.1°c
- Cape : estimée à 141 J/kg et Li à +1.8 (très faible risque convectif)
- Cisaillements de vitesse entre 0 et 6 km : > à 25 m/s
- LCL (niveau de condensation) : autour des 200 à 300 m d'altitude
- Niveau d'équilibre thermique : vers 7660 m (limite et abaissement de la tropopause)
- Hélicité négative : -103 m²/s²
- TTI : 50.7 (orages isolés)
- KI : 29.4 (probabilité d'orages moyenne)
- PW : 22.4mm (eau précipitable)

On note aussi une très forte humidité relative sur la quasi intégralité du profil avec une petite intrusion d'air sec vers l'étage moyen, suggérant d'ailleurs l'éventualité de bonne rafales descendantes sous les cellules convectives les plus structurées et quelques chutes de grésil ou de petites grêle tout au plus. L’atmosphère quant à elle était fortement cisaillée en profondeur, notamment en vitesse avec un vent assez faible au sol et déjà fort vers 1500 m d'altitude (vers 73 km/h), très fort autour des 5500m (vers 90 km/h) et violent vers le sommet de la tropopause (proche des 120 à 130 km/h). Dans les basses et très basses couches, l'hélicité ayant atteint des maximums de valeur en cours de matinée, on trouvait encore des vitesses brutes prévues autour des 100 à 150 m²/s² entre 0-1 et 0-3km dans le secteur impacté par le phénomène. Dans ce contexte qui voyait de plus un fort taux d'humidité se combiner avec des abaissements significatifs des seuils de condensation et un gradient thermique de 7 à 8°C sur le première kilomètre, il est tout à fait logique qu'une tornade ait pu se développer sous une cellule convective isolée, comme celle alors présente vers Chasseneuil-sur-Bonnieure et Le Pin, comme on le voit ci-dessous sur ce plan et cette archive radar :




Plan et archive radar localisant les cellules responsables de la tornade de Chasseneuil-sur-Bonnieure (source Météo60)



Conclusion

En conclusion nous avons affaire à un cas plutôt atypique si l'on se refère aux connaissances classiques que nous avons des tornades, avec la présence d'un monocellulaire responsable du phénomène, relativement isolé et de petites dimensions alors positionné au sein de salves pluvio-instables (ou résidus d'averses) relativement étendues et de façon assez anarchique. Les archives des impacts de foudre, elles, ne révèlent aucune activité électrique détectée dans le centre-ouest à l'heure du phénomène, ce qui n'a rien d'étonnant là non plus étant donné la petitesse et la faible extension verticale des cellules concernées.
La ressource en énergie (CAPE) était faible, état de fait caractérisant le plus souvent les orages hivernaux, Mais c'est l'hélicité (indice mesurant la capacité d'une parcelle d'air à entrer en rotation), entretenue par le moteur d'une dynamique atmosphérique importante et complétée par un fort taux d'humidité et un abaissement de condensation significatif, qui pourrait expliquer que le contexte soit, à un moment donné et en un point donné, devenu favorable à la formation d'une tornade.

Enfin, précisons que les données de la station la plus proche à Vars (16) et de ses observations archivées pour le lundi 4/11/2013 à 13h30 révèlent une t°c au sol de +15°c avec une humidité de 95% d'hr et un point de rosée à 14.2°c. En estimant par le biais de ces archives une température vers 500 hPa légèrement plus froide qu'à Bordeaux-Mérignac (estimée vers -23°c autour des 5500m) il en ressort que l'instabilité devait y être alors un peu plus présente, sans pour autant pouvoir la calculer avec précision et pertinence.

Sans en tirer de conclusions définitives bien sûr, il nous a très souvent été donné au cours de situations antérieures ou à la faveur de certains clichés, de remarquer cette propension au cisaillement et à de fortes hélicités sur notre région, en totale indépendance avec les autres paramètres notamment ceux relatifs aux réserves d'énergie et à la puissance des orages dont les valeurs les plus hautes se retrouvent essentiellement en été (CAPE, LI...). En particulier fin avril 2008, une série de photos prises sur le secteur de Saint Jean d'Angély (17) par Samuel Desmarchais et publiées sur le forum d'Infoclimat intriguait de nombreux internautes. On y voit en effet un orage d'avril tout à fait banal et peu intense "se prendre" en quelque sorte pour une supercellule, dont il adopte les formes générales avec rotation généralisée, torsion visible et tutti quanti, allant même jusqu'à se payer le luxe d'un stormsplitting !... 


     

Orage faible "supercelluloïde" et stormsplitting photographié fin avril 2007 en Saintonge - photos Samuel Desmarchais


A défaut de déclencher le feu du ciel, cet impertinent aura bien animé le forum d'Infoclimat les jours qui ont suivi, initiant au passage l'un des tout premiers débats qui ait eu lieu sur le net français à propos de nos supercellules, et de leur caractère souvent embryonnaire dans notre pays. Cet orage a-t-il pu être soutenu par une toute aussi remarquable dichotomie des paramètres que celle qui a caractérisé le contexte de nos quatre récentes tornades ? Le cisaillement directionnel était en effet très marqué ce jour-là sur la région. 

Et surtout, ce "bébé supercellule" ainsi que les nombreux cas de tornades hivernales de type B que nous comptons dans notre région -dont ces tout derniers cas en Charente et Dordogne-, révéleraient-ils donc une caractéristique orageuse climatologique de la région ? Nous ne pouvons bien sûr l'affirmer faute de recul chronologique mais la multiplication des exemples de ce type nous incite à l'envisager...


Jérôme Petit, Nicolas Baluteau



 
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La nouvelle échelle de Fujita est-elle transposable en Europe ?





Vous connaissiez certainement les tornades F3, F4, F5 ... popularisées depuis longtemps déjà sur les écrans par le film Twister (vous vous souvenez, la F5, "le doigt de Dieu"...). Cependant, depuis quelques années vous avez peut-être aussi vu mentionner ou entendu parler du nouveau classement EF, notamment à propos de la tornade de Hautmont classée EF4. Quesako ?


En France l’échelle de Fujita, qui sert à graduer l’intensité des tornades, est connue depuis les années 90, époque où le film Twister a contribué à la populariser avec ses 6 degrés allant de F0 à F5. Créée en 1971 par le chercheur Théodore Fujita et uniquement basée sur l’examen des dégâts, elle reste encore en vigueur dans la plupart des pays. Mais des évènements gravissimes comme la tornade de Moore (Oklahoma) en 1999 ont amené les chercheurs américains à se poser la question d’une éventuelle exagération de la vitesse des vents estimés. Ces questionnements ont abouti en 2006 à la création de la nouvelle échelle de Fujita (Enhanced Fujita Scale ou Echelle de Fujita Améliorée), avec ses degrés allant de EF-0 à EF-5. Adoptée dès 2007 aux USA, cette échelle a le mérite d’être beaucoup plus détaillée, avec ses 28 indicateurs de dégâts tenant compte des différences et spécificités architecturales ainsi que de la végétation, et des valeurs de vent estimées plus réalistes. Le degré EF5 y est ouvert.

En France, depuis que Kéraunos a choisi d’adopter la nouvelle échelle de Fujita en 2009, on constate que l’ancienne échelle a quasi disparu de la plupart des échanges dans la communauté météo du net. Les classements EF- caractérisent désormais aussi nos cas "maison", des plus anciens aux plus récents. Seulement voilà, si l’échelle EF est un indéniable progrès aux USA, dans nos contrées son adoption et son utilisation par la communauté météo me paraissent pour le moins sujettes à questions : on sait en effet que la nouvelle échelle de Fujita a été conçue en rapport avec une réalité architecturale typiquement américaine, et on sait à quel point les données qui résultent d'un tel classement sont complexes et uniques, et donc fragiles, et en même temps si nécessaires -surtout chez nous qui ne disposons d'aucun autre moyen d'étude que l'enquête de terrain- pour connaître nos tornades.

Devant tant d'assurance tranquille, j'en serais arrivé à douter de mes propres doutes, mais dès 2009, le chercheur américain Charles Doswell publiait dans la revue Atmospheric Research un papier cosigné par plusieurs auteurs et scientifiques dont l’ancien Président de l’ESSL, dans lequel entre autres il recommande aux Européens de rester à l’ancienne échelle F- .  L'ESSL et les différents organismes européens continuent de classer en F- (un résumé de leur position a même été publié ici), Jean Dessens de son côté considére la chose au mieux inutile et de plus en plus, des voix dubitatives s'élèvent pour s'exprimer sur la question. Sans même parler de ce qui me paraît relever du simple bon sens qui m'a toujours incité à garder confiance en mon point de vue, à défaut de disposer d'arguments pour adhérer à la cause inverse. 
Enfin les vitesses de vent qu'on a pu évaluer sur les images radar (mobile) de la tornade d'El Reno lors des récents épisodes américains ont mis à mal les réévaluations à la baisse des niveaux d'intensité les plus hauts de l'échelle EF- même américaine, tout en soulignant bien la problématique du rapport de l'échelle aux dégâts évalués et non à la puissance du phénomène lui-même, problématique inhérente aux deux échelles F- et EF-. Des réserves sont également émises par l'ESSL qui pointe le nombre trop réduit d'indicateurs ou leur caractère pas assez précis. 

Alors, tâchons d'y voir plus clair : comment se passe réellement un classement sur la nouvelle échelle de Fujita ? Cette dernière est-elle réellement transposable en Europe ou se base-t-elle sur des éléments trop typiquement américains ? Que faire alors si elle n’est pas transposable ?
Pour creuser tout cela, rien de mieux que de remonter à la source : le Storm Prédiction Center, qui consacre une partie des pages de son site à cette nouvelle échelle : The Enhanced Fujita Scale. Plusieurs autres documents y sont proposés, dont ce tuto disponible en lien (lesson 1) très intéressant sur Powerpoint ou en version téléchargeable, qui détaille les tableaux de conversion d'une échelle à l'autre avec les différences de vitesses de vent estimés, donne des conseils pour classer, détaille les indicateurs et leur analyse, les rapports avec l'échelle de Beaufort et celle de Mach etc.
On y constate d'emblée une première chose, qui semble aller de soi : le classement sur une échelle aux critères si détaillés nécessite une enquête elle aussi détaillée voire un survol des couloirs de dégâts, assorti d'un examen minutieux de chaque type d'indicateur. Aux USA, chaque cas significatif peut en bénéficier, mais chez nous seuls de rares cas comme celui d'Hautmont peuvent s'en prévaloir :

"
Ideally the recommended approach for assigning an EF-Scale rating to a tornado event involves the following steps:

  • • Conduct an aerial survey of damage path to identify applicable damage indicators and define the extent of the damage path
  • • Identify several DIs that tend to indicate the highest wind speed within the damage path
  • • Locate those DIs within the damage path
  • • Conduct a ground survey and carefully examine the DIs of interest
  • • Follow the steps outlined for assigning EF-Scale rating to individual DIs and document the results
  • • Consider the ratings of several DIs, if available, and arrive at an integrated EF-Scale rating for the tornado event
  • • Record the basis for assigning an EF-Scale rating to the tornado event
    • Record other pertinent data relating to the tornado event.

Dans un autre lien toujours en provenance du SPC, on détaille les différents indicateurs de dégâts répartis en 7 grands groupes : résidences, structures commerciales, immeubles professionnels, écoles, constructions métalliques ("metal buildings"), et enfin végétation. Le document PDF complet de 95 pages, intitulé A recommandation for an Enhanced Fujita Scale et mis en ligne par le SPC reprend tous ces indicateurs en les accompagnant de photos descriptives.


Voici le tableau présentant la totalité de ces indicateurs (en ligne ici). Chacun d'entre eux y est ensuite détaillé sur un lien dont vous trouverez deux exemples plus bas pour les numéros 1 et 4 :





Ci-dessous deux exemples de détails donnés pour les indicateurs 1 et 4 :
- Indicateur 1 (constructions légères autour des fermes)
- Indicateur 4 (mobilhomes à double largeur) avec photo 


Indicateur 1


Indicateur n° 1 détails - spc.noaa.gov



Indicateur 4





Photo-exemple pour l'indicateur 4 : mobilhomes à double-largeur
- extr PDF A recommandation for en Enhanced Fujita Scale,
WIND SCIENCE AND ENGINEERING CENTER, Texas Tech University




Indicateur n° 4, détails - spc.noaa.gov

On voit d'emblée que la chose est pour le moins très complexe, explorant les différentes facettes jusque dans leurs moindres détails (et encore l'ESSL pointe-t-elle et nous avec, le nombre trop réduit d'indicateurs !). Il va de soi que cela devrait inciter à la plus grande prudence. Après quoi, bien entendu il est concevable que quelques paramètres d'ordre général puissent rester transposables, comme ceux liés aux arbres par exemple ou certaines généralités en construction. 
Mais sur cette échelle détaillée à ce point, peut-on raisonnablement mettre sur le même plan un motel américain (indicateurs 6 et 7) ou ces habitations individuelles en bois typiques du Middlewest (indicateur 1 et 2), avec nos robustes constructions nordistes ou bretonnes à toitures en ardoises, maisons à encorbellement alsaciennes ou fermes charentaises aux murs de pierre très épais... auxquelles maintenant s'ajoute chez nous l'habitat écologique à consommation réduite d'énergie, dont les normes de construction bouleversent encore davantage la donne ? 
Mon entendement modeste mais non dénué de logique a du mal à concevoir que les mêmes dégâts causés sur ces différentes constructions puissent avoir été causés par les mêmes vitesses de vent. 
Derrière cette question se profile en fait un raisonnement certes simple mais qu'on a souvent du mal à tenir, habitués que nous sommes à associer science avec précision chiffrée : parfois à trop vouloir être précis, on peut s'écarter de la réalité si on ne part pas sur des bases fiables. Si la matière comporte d'importantes zones d'incertitude, vaut mieux alors s'en tenir à des critères moins précis voire subjectifs. C'est le sens qu'on peut aisément deviner des propos de Doswell quand il préconisait d'en rester à l'ancienne échelle malgré justement son manque de précision. De la sorte on se préserve du risque d'hypertrophie de la marge d'erreur.  

A cette marge d'erreur s'ajoute en outre celle, plus grave encore, des cas anciens reclassés en EF en France, qui parfois redescendent d'un cran dans l'échelle ou au contraire remontent. Là disons-le clairement, on flirte avec l'absurde. Pour des cas datant du XIXème siècle par ex, et dans le contexte actuel inadéquat à nos réalités, on se doute bien qu'il ne peut y avoir ré-enquête. Dans ces cas-là un reclassement direct en EF  supposerait qu'on rajoute de l'incertitude à de l'incertitude sans possibilité de vérifier, d'où à mon sens une augmentation significative du risque d'erreur et un sérieux coup de butoir à la fiabilité de nos données, déjà si fragiles.
Tout cela vous semble une tempête dans un verre d'eau ? Des considérations trop spécialisées pour concerner tout le monde ? Détrompez-vous, concrètement cela signifie que lorsque nous consultons des cartes de répartition par intensité en France ou autres données reposant sur l'intensité (par ex, dans le cadre d'une étude utilisant les fortes tornades comme moyen de repérer les supercellules anciennes), tout repose sur ces classements initiaux de cas anciens fragilisés et qui plus sur-représentés dans la totalité des cas de puissantes tornades (!). Et quand on sait que ces données EF mises en ligne ont déjà contaminé toutes les autres bases françaises (y compris la nôtre quand n'existe aucun autre classement) et peuvent être relayées par les journaux grand public..., on ne peut que constater I'urgence qu'il y a au contraire de prendre ce problème à bras-le-corps dans le domaine de la climatologie des tornades en France.
C'est notamment pour cette raison, on s'en doute, que les Américains, eux, ont eu la prudence de conserver leurs anciens cas en F-, tout en établissant des outils permettant de relier les deux échelles : sur cette base des cas survenus à Oklahoma City, on voit que les cas sont classés en EF uniquement à partir de 2007. Pourquoi ne l'a-t-on pas fait en France ? Je me pose là encore la question... Dans les arguments avancés par Doswell pour justifier sa mise en garde, les énormes difficultés rencontrées par les Européens pour enquêter sur leurs cas de tornade n'étaient pourtant pas des moindres. 

Alors que faire à présent ?
L'excellente nouvelle, c'est que l'ESSL planche depuis déjà quelques années sur un projet de création d'échelle de Fujita à l'européenne tenant compte des critères architecturaux et environnementaux européens.    
L'opération risque de ne pas être simple et de prendre du temps, mais le projet a au moins le mérite d'exister. Pour la France, Kéraunos propose une dizaine de critères destinés à être intégrés dans cette nouvelle échelle (critères toutefois peu nombreux et généralistes qu'il serait bon à notre avis de compléter).
Et surtout si risque il y a actuellement d'altération des données, souhaitons vivement que d'anciennes bases en F aient été préservées. De la sorte grâce à ces sauvegardes, nous aurions toujours la possibilité de repartir de ces bases-ci pour opérer le long transfert dans la future nouvelle échelle européenne, si ce dernier est possible. Ou repartir d'un nouveau pied à partir de la date de création de l'échelle européenne, que nous-mêmes sommes prêts à adopter dès qu'elle sera mise en place, pour les cas nouveaux à venir ou ceux pour lesquels une ré-enquête pourrait être rouverte.


 
Nicolas Baluteau

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