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Les orages dans l’espace francilien

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Martine Tabeaud

Les orages en île de France : définition et gestion préventive des risques

Martine Tabeaud

Résumé

Bien que rares et brefs, les orages se développent en saison chaude à partir de nuages convectifs : les cumulonimbus. Les dégâts occasionnés par ces derniers et les risques associés ont conduit Météo-France à émettre des avis d’alerte spécifiques.

Texte intégral

I - QU’EST-CE QU’UN ORAGE ?

1L’OMM (Office Météorologique Mondial) donne des orages une définition très restrictive : c’est un météore caractérisé par deux bruits de tonnerre consécutifs et audibles de la surface terrestre.

2Plus généralement, on pourrait le définir par une ou plusieurs décharges d’électricité atmosphérique se manifestant par une lueur brève (l’éclair) et par un bruit sec (le tonnerre). Ces phénomènes électriques sont associés à des nuages spécifiques (les cumulonimbus) parfois si bas que la visibilité est alors faible. Ils s’accompagnent de vents turbulents violents et dans la plupart des cas de précipitations de forte intensité (pluies accompagnées éventuellement de grêle).

II - LA FRÉQUENCE ET LA GENÈSE DES ORAGES EN ÎLE DE FRANCE

3L’orage est un météore extrêmement banal puisqu’il s’en produit 50 000 par 24 heures sur l’ensemble de la planète. De courte durée partout et d’échelle locale, la fréquence des orages augmente des pôles vers la zone intertropicale et des océans vers les continents. La présence de pentes topographiques ou de reliefs élevés favorise aussi leur développement.

4En Île de France, le nombre d’impacts de foudre est inférieur à 1 par km2 et par an. On parle de niveau kéraunique =18, c’est-à-dire que le tonnerre n’est audible que 18 jours par an en moyenne (figure 1). C’est une occurrence faible car les caractères de platitude du relief, d’océanité du climat limitent les circonstances favorables. Rien à voir avec la fréquence et l’importance qu’ils revêtent en milieu montagnard (le Grand Bornand le 14/07/1987) ou dans les régions méditerranéennes (Nîmes le 3/10/1988).

5La chaleur est nécessaire à l’existence d’orages si bien qu’en Île de France, ils sont rares en saison froide (<1 par mois entre octobre et février). L’été est la saison la plus favorable avec trois ou quatre orages par mois (figure 2). Mais la densité du bâti qui favorise la surchauffe du sol et donc l’ascendance de l’air, les versants de vallée qui obligent l’air à monter sur les pentes... rendent le risque très hétérogène (figure 3). Il est moindre sur les plateaux briards que sur les flancs de la butte Montmartre.

6Deux conditions sont nécessaires au développement d’un nuage d’orage :

  • l’humidité de l’air qui augmente l’épaisseur d’atmosphère concernée par le nuage ;

  • l’instabilité de l’air qui se caractérise par la chaleur excessive de l’air d’un lieu comparé à celui qui l’entoure. Cet air surchauffé devenu plus léger s’élève jusqu’à l’altitude correspondant à sa densité. Au cours de l’ascension l’air se sature et libère de la vapeur d’eau qui se condense en gouttelettes et cristaux générant un nuage. Comme la condensation prend des allures de cheminée, le nuage est cumuliforme. Si l’ascendance atteint la troposphère, les vents stratosphériques étalent le sommet du nuage, lui conférant une forme d’enclume, caractéristique du nuage d’orage à son maximum d’épanouissement.

7L’orage naît donc d’un cumulus, dont le développement vertical en cumulonimbus atteint la troposphère (figure 4). Alors la flottabilité du nuage est entretenue par l’équilibre entre la masse descendante des gouttes et des grêlons et l’ascendance de l’air chaud. Les mouvements sont rapides autour de 25 m/s et permettent donc la chute de cristaux de glace qui n’ont pas le temps de fondre avant d’arriver au sol.

8Cette étape ne peut durer plus de 15-20 mn, car la sortie d’air frais et l’effet réfrigérant des précipitations dissipent la masse chaude et le cumulonimbus se désagrège.

9Unicellulaires ou multicellulaires, les nuages d’orages ont une durée éphémère de 30 minutes en moyenne et le mouvement apparent du nuage n’est pas lié au déplacement d’une cellule convective mais à la translation progressive du lieu d’instabilité maximum.

Les types de temps à orage en Île de France

10En simplifiant, on peut considérer que deux types de temps de saison chaude occasionnent des orages en Île de France.

  • Les orages de « surchauffe de basses couches ». Ils se caractérisent par un champ de pression étale autour de 1015 hPa (le marais barométrique). Le temps est alors peu nuageux, l’ensoleillement est donc fort d’où des températures de milieu de journée à la fin d’après-midi parmi les plus élevées que l’on puisse observer (35-37°C le 04/08/94). Comme le vent est nul ou très faible, l’ascendance de l’air surchauffé est sensible (le temps est perçu comme lourd alors que l’air monte car il pèse moins !). L’îlot de chaleur urbain joue alors sur l’intensité de la convection qui dans le cas de l’île de France peut cantonner l’orage au milieu urbanisé où il naît et se propage (ex. du 04/08/94, figure 5). La perception du risque orage anticipe de plusieurs heures le phénomène mais l’heure de l’orage est alors très aléatoire à prévoir de même que la localisation précise des sites affectés.

  • Plus fréquents, les orages frontaux sont associés à des ascendances forcées d’air chaud soulevé par de l’air plus froid et donc plus dense. Ils dépendent de l’arrivée de systèmes perturbés et sont beaucoup plus aisément prévisibles. Ils interviennent à n’importe quelle heure, même aux heures les plus fraîches de la nuit. Ils balayent de plus vastes surfaces que les précédents. Les 17, 18 et 19 juillet 1994 (figures 6 et 7), deux orages frontaux ont affecté l’espace francilien vers 23-24 heures le 17 et vers 11 heures le 18. La situation météorologique est marquée par des fronts stationnaires qui balayent toute la France du nord. Les températures de l’air sont beaucoup plus basses que dans le cas précédent (entre 24 à 26°C au Bourget).

Les risques associés aux orages

11Plus que dans l’orage lui-même, les risques résident dans les phénomènes associés :

  • la baisse de pression atmosphérique au sol qui accompagne l’ascendance.

12Elle est souvent perceptible si elle est rapide (le temps lourd). Elle contraint les organismes vivants à réagir pour maintenir une pression artérielle acceptable. En dehors des personnes âgées ou malades, elle ne pose pas de problème majeur.

  • les rafales de vent tourbillonnant sous le cumulonimbus et dans son sillage.

13Elles peuvent atteindre des vitesses élevées (entre 20 et 80 noeuds, soit 37 à 148 km/h). Les conséquences les plus dangereuses de ces vents rabattants concernent les avions au décollage et à l’atterrissage. Leur mobilité horizontale face au vent est lente lors de telles manœuvres ; elle les rend donc vulnérables au moindre placage et à tout changement latéral de trajectoire. Au sol, les principaux dommages liés aux vents sont les toitures arrachées, les arbres déracinés...

  • les précipitations.

14Elles peuvent être solides dans moins de 10 % des cas. Les chutes de grêle sont rares en Île de France (où le plus souvent il s’agit de grésil (diamètre de la sphère de glace inférieur à 5 mm). Comme un grêlon de 15 cm de diamètre (heureusement très rare !) a une masse de un kilo, ces hydrométéores occasionnent des bris de verrières, des dégâts dans les parcs et jardins, des dommages sur les parcelles cultivées et particulièrement sur les vergers et maraîchages.

15Dans tous les cas, les orages s’accompagnent de lames d’eau précipitées parmi les plus intenses (comme l’air est très chaud il contient beaucoup plus d’eau qu’un air frais). Les précipitations se répartissent en noyaux d’intensité variable (Butte Montmartre, Buttes Chaumont le 18/07/94), difficiles à cartographier puisque le maillage des stations météorologiques est éventuellement supérieur à la taille du cumulonimbus (figure 8). A Paris Montsouris, une lame d’eau de 50 mm d’eau apportée en 3 heures a une période de retour de 20 ans, 70 mm de 50 ans. 20 mm est « normal » or dans de nombreux cas de tels épisodes conduisent à des inondations de voirie, de caves, etc. qui s’expliquent par l’imperméabilisation du substrat urbain. Ces eaux intervenant après une longue période sèche lessivent des surfaces polluées (voirie, sites industriels...). Enfin, les pluies de fortes intensités ont un fort pouvoir érosif sur les terres agricoles.

  • les éclairs nuage-sol ou foudre.

16Lorsque le cumulonimbus est mature, il constitue un vaste dipôle créant des champs électriques entre le sol et le sommet ou la base du nuage. Les décharges électriques se produisent quand l’air ayant accumulé trop d’électricité s’en débarrasse par l’éclair. Les étincelles de l’éclair échauffent l’air environnant qui se déplace vite en produisant des ondes sonores (le tonnerre). L’éclair libère d’énormes quantités d’énergie (plusieurs milliards de joules). La foudre atteint le sol à partir des points les plus hauts et des objets métalliques chargés positivement (d’où les accidents advenus à des sonneurs de cloche). L’expérience suggérée par Benjamin Franklin d’une haute tige de métal s’électrifiant en condition orageuse réussit à Marly le 10 mai 1752. Place de l’Estrapade, à Paris et chez Buffon à Montbard les conditions ne furent favorables que plus tard et ne font donc pas date. A partir de ces résultats, Benjamin Franklin concevra les premiers paratonnerres. Actuellement, si les bâtiments sont tous équipés de « petits bouts de fer », ce n’est pas le cas des arbres des parcs qui explosent sous l’effet de réchauffement produit par l’énergie électrostatique et par la vaporisation brutale de l’eau contenue dans les tissus vivants. Quant aux réseaux de transport d’énergie (lignes électriques), les lignes de téléphone, les systèmes électroniques que l’on ne peut relier à la terre, ils nécessitent de concevoir des réseaux de protection.

17Les risques importants en cas d’orage justifient sa prévision et l’alerte dans les heures qui précèdent.

La prévision et l’alerte

18Météo France et Météorage sont les deux sociétés partenaires qui ont le monopole de la prévision et de l’alerte

19Comme les instruments de prévision météorologique ne peuvent jamais fournir de prévision à 100 % pour un phénomène bref, ponctuel et violent comme l’orage, Météo France considère qu’en milieu urbain elle « doit assurer la sécurité des personnes et des biens ». Les procédures d’alerte mises en place par les pouvoirs publics, par l’intermédiaire de Météo France, visent à éviter les dommages et à assurer le passage de la responsabilité aux organismes concernés.

20Huit cas d’alerte (vent violent, fortes précipitations, orage, vague de froid, verglas, neige, avalanche, pollution atmosphérique) ont été définis par les sept directions régionales de Météo France. Par exemple, la DIRIC (Direction InterRégionale Île de France Centre) émet un avis d’alerte orage lorsque les conditions suivantes sont réunies :

  • une situation orageuse active

  • des rafales de vent atteignant 100 km/h

  • des grains accompagnés éventuellement de grêle

  • des précipitations d’intensité horaire de 20 mm

21Différents types de message d’alerte sont à disposition selon les destinataires.

22Les TAF et SIGMET (figure 9) sont des messages codés à destination de l’aéronautique, indiquant le lieu de l’orage et la turbulence associée. Les premiers (TAF) sont envoyés aux tours de contrôle et les SIGMET et AIRMET aux pilotes en vol (selon l’altitude)

23Les BRAM (figure 10) sont destinés au service public. Ils sont émis par les directions régionales, annoncent trois heures à l’avance l’orage, décrivent son évolution probable, les lieux concernés, la période de validité. Lorsque le risque se généralise à plusieurs régions ou à l’ensemble du territoire, il se transforme en message ALARM (ce qui est rare pour les orages). Ces BRAM sont envoyés aux services départementaux Météo France qui les diffusent vers les préfectures et les centres départementaux d’incendie et de secours (CODIS). Le CODISC de la Porte de Champerret rediffuse gratuitement le BRAM aux DDE, aux DIR cultures et forêts, à EDF, à France Télécom, aux gendarmeries, aux hôpitaux et au SAMU.

24Les BRAM pour orage et verglas sont les plus fréquents d’Île de France Centre. Météo France publie un récapitulatif annuel des BRAM (figure 11) qui met en évidence une surestimation du risque orage dans 22 % des cas (exemple de 1994).

25Par contre, les autres utilisateurs privés qui ont besoin des données orage pour optimiser leurs conditions de production doivent s’abonner auprès des services Météo France et Météorage qui leur adresse des messages MAS.

26Sur abonnement d’un coût annuel d’environ 60 000 F, Météo France envoie des bulletins d’information toutes les quinze minutes. II suffît de s’équiper d’un récepteur Matra pour PC. Les cartes de France des masses nuageuses, des impacts de foudre, et des précipitations (en mm/h) par maille de 4 km2 peuvent être zoomées à l’échelle départementale. En y adjoignant une station ASPIC, il est possible de réceptionner les images du radar de Trappes toutes les cinq minutes (figure 12).

27Un réseau spécifique de détection des orages est exploité par Météorage depuis 1987. Il est constitué de balises munies de capteurs qui enregistrent les ondes électromagnétiques émises lors des impacts de foudre dans un rayon de 800 km. Pour le centre nord de la France, les balises les plus proches sont à Blois, Auxerre, Saint Quentin. La datation et la localisation des impacts sont effectuées grâce à un GPS (Global Positionning System). Toutes les données enregistrées sont croisées au centre COM de Pau, qui élabore des cartes d’impacts de foudre pour une résolution de moins d’1 km. Elles sont systématiquement archivées. Cette base de données est utilisée lors de demandes d’expertise. Le coût d’accès à la banque de données est de 6 000 F. De plus, un établissement peut demander une expertise foudre pour le site sur lequel il s’est installé ou va s’installer. Son coût est de 19 500 F. Météorage est aussi chargé de l’émission d’alertes spécifiques « foudre » sur abonnement de 14 200 F par an.

28Les utilisateurs potentiels des services d’alerte orage sont plus nombreux et variés que l’on pourrait imaginer. Parmi les industriels, citons les entreprises de gestion de l’eau (le SIAAP, par exemple), EDF et les entreprises du bâtiment et des travaux publics.

29Par exemple, lors de la construction du Stade de France, les constructeurs planifiaient le travail sur le chantier par tranche de 3 heures afin de stopper tout levage avec la grue géante dès que les rafales de vent prévues par Météo France étaient supérieures à 27 km/h.

30Par ailleurs, les abonnés sont nombreux dans le domaine du loisir. Selon le risque : vent, foudre, averse... les utilisateurs adaptent leur abonnement à leurs besoins spécifiques et à leur budget. Ainsi, Eurodisney qui accueille autour de 10 millions de visiteurs est abonné aux services de Météo France mais s’est désabonné de Météorage depuis 1998, considérant que le suivi en temps réel sur Minitel en cas de risque orageux est suffisant pour prendre les mesures relatives à la protection contre la foudre de ses installations électriques.

31Pour des manifestations comme le Tournoi de Roland Garros, la FFT (Fédération Française de Tennis) préfère la création d’une antenne délocalisée de Météo France sur le site de la Porte d’Auteuil pour prévoir le risque de grosse averse dans un laps de temps suffisant pour bâcher les courts. Le coût de la création d’une antenne est d’environ 200 000 F pour les quinze jours de durée du tournoi.

CONCLUSION

32Manifestation naturelle aléatoire, l’orage reste toujours un phénomène physiquement mal compris. Le meilleur exemple en est la foudre en boule, sur laquelle Alex Hermant essaie de recueillir des témoignages oculaires afin de constituer une banque de données.

33La taille réduite des nuages convectifs est un sérieux obstacle à la compréhension de toutes les interactions qui se produisent dans l’atmosphère lors d’un orage et donc à la prévision fine du mécanisme orageux. Dans le futur, la prévision du risque orageux s’améliorera avec la prise en compte des états de surface dont le rôle est encore mal appréhendé. Mais certains seuils ne pourront sans doute jamais être franchis pour tous les orages, le risque zéro ne pourra exister.

34Dans les milieux « fortement anthropisés » des pays riches, même peu fréquent le risque orage est pris très au sérieux. En effet, l’urbanisation, la nécessité de réseaux d’approvisionnement, l’utilisation de technologies nouvelles accroissent la vulnérabilité aux risques associés (foudre, vent violent, averse de forte intensité). Des dispositifs spécifiques de prévision, d’alerte et de protection tentent de mieux maîtriser les effets des orages dans ces « milieux ».

Figure 1 : Carte des niveaux kérauniques en France.
Secteurs centrés sur les stations d’observation (moyenne sur cinq ans)
Source : Gary, 1994

Figure 2 : Variation de la fréquence des événements dépassant un certain seuil pluviométrique et nombre moyen de jours d’orage
Source : "Climatologie de la Région Parisienne" C. Clavet, 1984

Figure 3 : Trajectoires préférentielles des orages dans la région de Montereau (D’après Pédelaborde, 1957)

Figure 4 : Le développement d’un nuage d’orange (Source : Météo France)

Figure 5 : Situation météorologique du 4/08/94
Source : Météo France

Figure 6 : Les impacts de foudre d’après les images radar de Trappes du 4/08/94 entre13 h30 et 15 h00
Message SAFIR - Source : Météo France)

Figure 7 : Situation météorologique du 18/07/94
Source : Météo France

Figure 8 : Hauteurs d’eau recueillies entre le 17/07/94 et le 19/07/94
(en mm) et rapportées à la pluvimétrie d’un mois de juillet normal (en%)
Source : Météo France

Figure 9 : Message SIGMET du 06/06/98
Source : Météo France

Figure 10 : BRAM du 06/06/98
Source : Météo France

Figure 11 : Image radar du 29/11/94 à 13 h25 et simulation pour 14 h05
Source : Météo France

Figure 12 : Image radar du 29/11/94 à13 h25 et Simmulation pour 14 h05
Source : Météo France

Bibliographie

Bellostas J.M., Bocquillon C., Masson J.M., 1980 - Pluies orageuses en région parisienne. La Météorologie, VI ème série, no 20, pp.281-292.

Bocrie E., 1995 - Prévision immédiate des précipitations et des orages en Île de France : projet ASPIC. Note de l’École nationale de la Météorologie, no 510, 134 p.

Calvet C., 1984 - Climatologie de la région parisienne. Données et statistiques, no 5, Météorologie nationale, 61 p.

Escourrou G., 1990 - La spécificité du climat de l’agglomération parisienne. Revue de géographie de Lyon, no 2, pp.85-89.

Escourrou G., 1991 - Le climat et la ville, Nathan, 190 p.

Gary C., 1994 - La foudre, des mythologies antiques à la recherche moderne, Masson, 212 p.

Gary C., 1996 - La foudre, des mythologies antiques à la recherche moderne. Revue du Palais de la Découverte, no 240, pp.23-39.

De La Soudière M., 1999 - Au bonheur des saisons, voyage au pays de la météo, Grasset, 379 p.

Matricon G., 1995 - Analyse des phénomènes orageux en région parisienne pendant l’été 1994, Mémoire de DEA Paris I, 130 p.

Matricon G., 1996 - Analyse des principaux épisodes orageux en région parisienne pendant l'été 1994, Météo France DIRIC, no 7, 114 p.

Météo France, 1996 - Synthèse des messages d’alerte météorologique 1994 59 p.

Roux F., 1991 - Les orages, Payot, 354 p.

Site Internet de Météorage : http//www.meteorage.com

Table des illustrations

Légende Figure 1 : Carte des niveaux kérauniques en France.Secteurs centrés sur les stations d’observation (moyenne sur cinq ans)Source : Gary, 1994
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Légende Figure 2 : Variation de la fréquence des événements dépassant un certain seuil pluviométrique et nombre moyen de jours d’orage Source : "Climatologie de la Région Parisienne" C. Clavet, 1984
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Légende Figure 3 : Trajectoires préférentielles des orages dans la région de Montereau (D’après Pédelaborde, 1957)
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Légende Figure 4 : Le développement d’un nuage d’orange (Source : Météo France)
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Légende Figure 5 : Situation météorologique du 4/08/94Source : Météo France
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Légende Figure 6 : Les impacts de foudre d’après les images radar de Trappes du 4/08/94 entre13 h30 et 15 h00Message SAFIR - Source : Météo France)
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Légende Figure 7 : Situation météorologique du 18/07/94Source : Météo France
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Légende Figure 8 : Hauteurs d’eau recueillies entre le 17/07/94 et le 19/07/94(en mm) et rapportées à la pluvimétrie d’un mois de juillet normal (en%)Source : Météo France
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Légende Figure 9 : Message SIGMET du 06/06/98Source : Météo France
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Légende Figure 10 : BRAM du 06/06/98Source : Météo France
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Légende Figure 11 : Image radar du 29/11/94 à 13 h25 et simulation pour 14 h05Source : Météo France
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Légende Figure 12 : Image radar du 29/11/94 à13 h25 et Simmulation pour 14 h05Source : Météo France
URL http://books.openedition.org/psorbonne/docannexe/image/31290/img-12.jpg
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© Éditions de la Sorbonne, 2000

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