Pour le Larousse, un orage est une « perturbation atmosphérique violente accompagnée d’éclairs, de tonnerre, de rafales, d’averses de pluie ou de grêle ». Ces manifestations sont le résultat de décharges électriques, dont la plupart ont lieu à l’intérieur d’un nuage d’orage ou entre des nuages. Seuls 20% de ces ponts électriques se situent entre le nuage et le sol pour produire la foudre.
Une usine thermodynamique se met en route
La formation des nuages d’orage suit un cycle en trois phases (figure ci-dessous). Au départ, il nécessite de la chaleur et de l’humidité en surface, et de l’air froid en altitude. L’air chaud se dilate, monte et se refroidit. Lorsqu’il atteint son point de rosée, la vapeur d’eau qu’il contient se condense et forme un cumulus. Cela correspond à la phase de développement.
Ce mécanisme s’accompagne d’un dégagement de chaleur et d’énergie. La masse d’air, qui s’est réchauffée, reprend son ascension jusqu’à atteindre un nouvel équilibre avec l’air ambiant. Le cumulus évolue vers le stade cumulonimbus.
L’énergie libérée est transformée en énergie cinétique, appelée énergie potentielle de convection disponible (EPCD ou CAPE en anglais). Des mouvements verticaux très violents à l’intérieur du nuage provoquent des collisions entre l’eau et les particules de glace. Ces chocs finissent par électrifier le nuage, qui se charge positivement à son sommet et négativement à sa base. La tempête atteint sa phase de maturité : des éclairs peuvent se produire.
Des gouttes de pluie apparaissent au sommet du nuage. Sous l’effet de leur poids, ces gouttes provoquent un courant descendant dans le nuage. Au fur et à mesure qu’ils grandissent, ils finissent par surmonter les courants ascendants et tombent au sol. Ils apportent avec eux l’air froid d’en haut sous le nuage, qui bloque le courant ascendant. L’orage entre dans sa phase de dissipation : la cellule convective s’effondre progressivement et finit par disparaître.
Schéma simplifié des différentes phases de vie d’une cellule orageuse (©Arvalis-Institut du Végétal)
Un cumulus se développe, devient un cumulonimbus, l’activité électrique augmente, de fortes pluies se produisent, puis l’orage se dissipe.
Des intensités graduelles
Le potentiel « grave » d’une tempête dépend de trois facteurs : l’humidité disponible, l’énergie potentielle (EPCD) et le cisaillement du vent à l’intérieur et au-dessous du nuage.
Les orages sont formés par un ou plusieurs centres actifs appelés cellules convectives. Ainsi, une distinction est faite entre les orages unicellulaires, multicellulaires et supercellulaires. Les premiers ont un cycle de vie d’environ 30 à 50 minutes, sont de petite taille (10 à 15 km) et peu violents. Par contre, multicellulaires et supercellulaires sont généralement accompagnés de grêle et/ou de rafales. Les cellules convectives d’une multicellule finissent par fusionner. L’orage peut persister 3 à 4 heures avec une extension horizontale assez importante. D’autre part, la supercellule est constituée d’une seule cellule de grande étendue horizontale avec de très forts courants ascendants pouvant déclencher des tornades.
Les images satellitaires et radar permettent d’identifier et de suivre l’évolution des cellules orageuses, leur trajectoire, leur vitesse, etc. Cependant, certains systèmes orageux sont encore difficiles à prévoir.
Les orages affichent leurs préférences
Le réchauffement de l’air de surface peut à lui seul suffire à déclencher un nuage orageux. Mais le relief, une brise marine (en apportant de l’air humide dans une zone instable) et le passage d’un front froid peuvent également favoriser son développement.
Cela explique pourquoi les tempêtes sont plus fréquentes sur le continent que dans les océans, dans les zones montagneuses que dans les plaines, en été plus qu’en hiver, bien que la saison favorable s’étende de mai à septembre. Sur les rives de la Méditerranée, l’automne est une saison particulièrement propice aux tempêtes car l’air froid en altitude se refroidit plus vite que la mer Méditerranée encore chaude.
Les zones les plus touchées sont les Alpes du Sud et les Pyrénées. En revanche, la Bretagne semble être la moins sujette aux tempêtes.
A noter que le site www.blitzortung.org permet de visualiser en temps réel les coups de foudre en Europe.