Météorologie en générale/Les orages en detail

Où et quand les orages se produisent-ils en France ?

En moyenne, les orages sont plus nombreux sur terre que sur mer, en montagne qu'en plaine, en été qu'en hiver. En effet, pour qu'un orage éclate, il faut qu'un puissant courant ascendant donne naissance à un cumulonimbus. Si une répartition judicieuse des vents et des températures dans la masse d'air peut suffire à elle seule à déclencher cette ascendance, un petit coup de pouce est souvent nécessaire. Sur terre, deux phénomènes aident au déclenchement des ascendances :

• le relief qui force l'air emporté par le vent à s'élever le long des pentes ;
• l'échauffement des basses couches atmosphériques au contact du sol lors des journées ensoleillées d'été.

Carte du nombre moyen d'impacts de foudre au sol par km2/an (période 1997-2014) © Météo-France / Météorage (cliquez sur la carte pour l'agrandir)

En janvier et février, les orages sont quasi-inexistants sur terre, à peine plus fréquents sur mer.

De mars à juin, les impacts de foudre sont de plus en plus nombreux sur terre, atteignant un maximum en juillet et en août, notamment sur le sud des Alpes et les Pyrénées où la densité de foudroiement est d'environ un impact par mois et par kilomètre carré.

À partir de septembre, la fréquence des orages diminue sur terre mais se maintient encore en Méditerranée, la mer restant relativement chaude jusqu'en novembre.

Carte du nombre moyen d'impacts de foudre au sol par km2/saison (période 1997-2013) © Météo-France / Météorage

Les signes annonciateurs

• Le ciel s'assombrit rapidement, et dans les orages les plus violents il peut devenir d'un noir d'encre. Plus il est sombre, plus le nuage est épais.
• Le vent se renforce et tourne à la bourrasque. Ces rafales précèdent souvent de fortes pluies.
• En montagne, on peut observer des lueurs à l'extrémité des objets pointus (feux de Saint-Elme) ou entendre des bourdonnements diffus. Ces signes indiquent l'imminence d'un coup de foudre.

Les dangers associés

Un orage peut toujours être dangereux en un point donné, en raison de la puissance des phénomènes qu'il produit et de leur caractère aléatoire :

• La foudre est une décharge électrique intense qui peut tuer un homme ou un animal, calciner un arbre, causer des incendies ou endommager un aéronef.
• Les pluies intenses qui accompagnent les orages peuvent causer des crues-éclairs dévastatrices. Un orage déverse fréquemment plus de 50 à 100 litres d'eau par mètre carré en quelques heures. En septembre 1992, 400 à 500 litres d'eau étaient tombés par mètre carré sur Vaison-la-Romaine.
• La grêle (précipitations formées de petits morceaux de glace) qui peut par exemple dévaster en quelques minutes un vignoble ou un verger.
• Le vent sous un cumulonimbus souffle par rafales violentes jusqu'à environ 140 km/h et change fréquemment de direction. Plus rarement se crée sous la base du nuage un tourbillon de vent très dévastateur, la tornade. Les pilotes, même de gros avions, évitent de traverser des cumulonimbus : ils pourraient être soulevés de plusieurs centaines de mètres, puis brutalement rabattus dans ce qu'on appelle communément des "trous d'air".

Pour aller plus loin :

Le site Pluies Extrêmes, pour tout savoir sur les épisodes de pluies extrêmes depuis 1958 pour la métropole et 1965 pour l'outre-mer.

Comment se protéger de la foudre ?

• Ne pas stationner sous un arbre isolé, ni sous un surplomb.
• Éviter de manipuler tout conducteur d'électricité (eau qui ruisselle…).
• S'asseoir par terre, car la foudre est attirée par tout ce qui dépasse (un arbre, un pic, ou un homme debout). Ne pas s'allonger ni s'appuyer contre une paroi.
• S'isoler au maximum du sol au moyen de tout matériau isolant : rouleau de corde, sac de couchage, ou sac à dos dont l'armature est posée sur le sol.

En montagne :

• Éviter les arêtes et les sommets.
• Si l'on est surpris sur un sommet, descendre le plus bas et le plus rapidement possible.
• S'éloigner de tout objet métallique (piolets, crampons, mousquetons, pitons, bâtons télescopiques, pylônes, etc.).

Zoom sur les cumulonimbus

Le cumulonimbus est le nuage caractéristique des phénomènes orageux. Il est également responsable de toutes les chutes de grêle. Ce nuage géant et menaçant, large de 5 à 15 km, peut s'élever jusqu'à 15 km d'altitude sous nos latitudes. Un cumulonimbus de 1 km de large sur 10 km de hauteur contient 1 million de litres d'eau. À son sommet, le cumulonimbus se heurte à la stratosphère et s'étale largement, ce qui lui donne sa forme générale d'enclume (ou, parfois, de panache ou de chevelure ébouriffée).

Comment se forme-t-il ?

L'air chauffé par le rayonnement du soleil sur la surface terrestre se dilate et devient plus léger que l'air situé au-dessus de lui. Il s'élève alors comme une montgolfière. Si cet air est suffisamment humide, la vapeur d'eau qu'il contient se condense pour former des gouttelettes d'eau : un nuage de type cumulus apparaît. Dans une atmosphère instable, les mouvements verticaux de l'air sont intenses et vont favoriser par cette condensation le grossissement du nuage, qui se développe et monte en altitude. Les gouttelettes les plus élevées se transforment alors en cristaux de glace : le cumulus devient un cumulonimbus.

Que se passe-t-il dans un cumulonimbus ?

Le cumulonimbus est une véritable usine thermodynamique, qui s'alimente d'air chaud et humide pour fournir l'énergie nécessaire aux mouvements ascendants. Son énergie est considérable : chaque seconde, un gros cumulonimbus peut aspirer 700 000 tonnes d'air et absorber ainsi 8 800 tonnes de vapeur d'eau. Le même nuage peut renvoyer à la surface terrestre 4 000 tonnes d'eau, sous forme d'eau liquide, de neige ou de grêle.

Les orages agissent globalement comme des générateurs électriques, créant une tension entre le sol et le nuage. Les mouvements verticaux de l'air dans le cumulonimbus sont très violents : brassées par des vents pouvant dépasser  130 km/h, les particules d'eau et de glace du nuage s'entrechoquent. Ces collisions multiples provoquent l'électrisation du nuage. Les courants ascendants et descendants conduisent également à la séparation des particules positives et négatives à l'origine d'éclairs à l'intérieur du nuage ou entre deux nuages, ou bien avec le sol (foudre).

Zoom sur les éclairs et la foudre

Foudre, éclair et tonnerre

Lors d'un orage, l'éclair est le résultat visible de l'échauffement de l'air, tandis que le tonnerre est le bruit émis lors de la propagation de la vibration de l'air le long de cette décharge électrique. En quelques millièmes de seconde, l'air atteint une température de 30 000 °C et subit une alternance de très fortes compressions et dilatations. Ces mouvements brusques et successifs génèrent des ondes sonores à l'origine des claquements, grondements et roulements du tonnerre. Un éclair est désigné sous le nom de foudre lorsqu'il atteint soit la surface terrestre, soit un aéronef.

Combien d'impacts de foudre enregistre-t-on par an
en France ?

En moyenne, 483 000 impacts de foudre au sol sont détectés en France métropolitaine chaque année (moyenne établie sur la période 2000-2014).
L'année 2015, où la foudre a frappé 455 000 fois se classe 12e au rang des années les plus foudroyées depuis 20 ans d'après le bilan Météorage 2015. Avec plus de 540 000 impacts de foudre au sol, 2014 se situe au 4e rang des années les plus foudroyées depuis 2000, derrière 2006 (678 121 impacts), 2004 (573 369 impacts) et 2013 (550 668 impacts).

Pourquoi les orages sont-ils difficiles à prévoir ?

Des phénomènes atmosphériques complexes

Les processus physiques à l'origine des orages sont complexes et font intervenir de nombreux "ingrédients". Outre l'état de l'atmosphère, leur formation dépend beaucoup des conditions locales très variables de température et d'humidité des sols, conditionnées par la nature du sol, le type de végétation, mais aussi la configuration du relief.
Les orages sont par ailleurs de courte durée (de quelques dizaines de minutes à quelque heures) et concernent des zones limitées (quelques dizaines de kilomètres) comparés par exemple aux tempêtes.

Des modèles pour améliorer la prévision des orages

Les modèles numériques de prévision d'échelle globale simulent imparfaitement ces phénomènes locaux et brefs. Ils permettent d'identifier les zones géographiques qui réunissent les conditions favorables au développement des cumulonimbus et donc le déclenchement des orages, mais pas de déterminer leur localisation précise, ni leur intensité. De nouveaux modèles numériques à aire limitée et à "maille fine", tels que le modèle Arome de Météo-France, permettent cependant de progresser dans la prévision des orages. Grâce à une maille de 1,3 km, Arome prend mieux en compte les effets du relief et de la nature des sols, les diverses observations disponibles et en particulier celles issues des radars hydrométéorologiques. Il décrit aussi plus précisément les processus physiques responsables du déclenchement des orages. Leur développement et leur évolution sont ainsi simulées de manière plus réaliste. Toutefois, l'erreur de localisation reste encore de l'ordre de grandeur de la taille du phénomène, soit quelques dizaines de kilomètres.

La vigilance : une information sur un risque à l'échelle du département

La vigilance orange pour orages signale un risque de survenue d'orages organisés et violents sur un département. Un risque d'orages isolés (même s'ils peuvent être localement puissants) se traduit par une vigilance jaune.
L'évaluation de ce risque est réalisée par les prévisionnistes à partir de l'analyse des différents scénarios proposés par les modèles de prévision numériques et de leur connaissance du climat local. Cette évaluation comporte nécessairement une part d'incertitude. La vigilance fournit une cartographie des départements qui seront a priori les plus concernés par le phénomène.
Or, même organisés, les orages touchent généralement une zone géographique restreinte, plus petite que le département. C'est pourquoi une vigilance orange peut alors sembler, après coup, peu pertinente alors qu'un risque était bien présent et que de violents orages ont éclaté à quelques kilomètres du lieu où on se trouvait ou dans des zones inhabitées.

Des orages forts se produisent dans 80% des cas de vigilance orange

La vigilance météorologique La vigilance météorologique fait chaque année l'objet d'une évaluation conjointe par Météo-France et tous ses partenaires. Chaque situation orageuse significative ayant donné lieu ou non à l'activation de la vigilance orange est analysée en détail en tenant compte des impacts observés et des retours des partenaires.
Sur la période 2009-2013, dans 80% des cas, un département placé en vigilance orange pour orage a bien été concerné par ce phénomène météorologique : des orages forts ou violents se sont produits sur tout ou partie du département. Ce "taux de pertinence" de la vigilance pour orage est en hausse régulière. Sur la période 2004-2009, il atteignait 70%. Cette progression a été rendue possible par les progrès de la prévision obtenus grâce notamment à l'apport des nouveaux modèles numériques à maille fine.