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1. Orages de convection Ils se produisent au sein des masses d'air humides qui se déplacent très lentement. Les régions continentales chaudes sont les plus favorables au développement de tels orages. Aux latitudes tempérées, ils n'apparaissent que durant l'été. Le début de l'orage est très souvent précédé d'une rafale de vent très violente. La visibilité au sol peut n'être que modérée mais le sommet des cumulonimbus peut se voir à très grande distance (plus de 50 km). Ces orages débutent généralement dans l'après-midi et se dissipent au cours de la soirée; ils peuvent cependant continuer pendant la nuit; ils sont le plus souvent de nature locale. Leur mouvement est souvent lent et irrégulier, mais ils possèdent généralement une trajectoire bien définie. Il n'est pas rare de voir leurs sommets se développer jusqu'au niveau de la tropopause ou même au-delà. 2. Orages se formant dans l'air froid réchauffé par déplacement sur un sol plus chaud Ces orages se produisent sur les îles Britanniques et sur l'Europe occidentale lorsque des masses d'air polaire maritime arrivent sur le continent au printemps et en été. La visibilité dans de telles masses d'air est toujours excellente et le sommet des cumulonimbus peut être vu à très grande distance. Les nuages de ce type se forment dans la matinée et s'affaissent au coucher du Soleil. Ces orages se déplacent plus rapidement que les orages de convection et arrivent généralement du NO sur l'Europe. 3. Orages formés dans l'air froid réchauffé par déplacement sur une mer plus chaude Ces orages se produisent le plus généralement en automne et en hiver; on les rencontre sur les côtes de l'Europe occidentale par vent de NO, principalement sur le NO de l'Allemagne. De tels orages se forment généralement sur la Méditerranée en automne. Des orages violents mais de courte durée apparaissent également sur la mer du Nord au printemps par vent de N ou NE qui entraîne les masses d'air arrivant directement de l'océan Arctique. Ces orages sont isolés et comme leur formation ne dépend pas du rayonnement solaire, ils peuvent apparaître en mer à n'importe quel moment de la journée ou de la nuit.
B. Orages formés par soulèvement de l'air 1. Orages orographiques Comme leur nom l'indique, les nuages orographiques se forment sur les reliefs. Nous avons déjà étudié la formation de ce type de nuage à propos des nuages formés par soulèvement d'air conditionnellement instable. Il va de soi que toute tentative pour passer sous de tels orages est un non-sens. On rencontre principalement ces orages dans les Pyrénées et le massif alpin. 2. Orages frontaux Ces orages se forment dans l'air chaud et humide forcé de s'élever au-dessus de l'air froid. Comme les fronts constituent des lignes continues, les orages frontaux apparaîtront, en général, suivant une ligne ne présentant aucune discontinuité. D'après le caractère de plus ou moins grande instabilité de l'air chaud, ces orages peuvent se développer aussi bien sur les fronts chauds que sur les fronts froids ou les occlusions; cependant, en pratique, on les trouve le plus souvent sur les fronts froids où ils sont très violents; leur durée est cependant courte. Phénomènes associés aux orages La pluie Tous les nuages orageux contiennent une quantité considérable d'eau liquide qui peut être entraînée par les mouvements ascendants ou descendants ou être en équilibre dans le nuage. La pluie observée au sol est associée aux mouvements descendants. Dans tous les nuages on a pu constater que la plus grande quantité d'eau liquide se rencontre dans les basses couches. La grêle La grêle se rencontre au maximum dans 10% des nuages observés. Lorsqu'elle apparaît, la grêle a une très faible durée (quelques minutes). Les grêlons présentent un diamètre allant de 0.5 mm dans les basses couches à plus de 14 cm à 30000 pieds.
La turbulence est également possible plusieurs milliers de pieds au-dessus d'un gros orage et dans un rayon de 40 km alentour. La neige De la neige modérée ou forte peut être observée avec le maximum de fréquence à une altitude de 20000 à 21000 pieds aux latitudes tempérées. Cependant il convient de noter que la neige peut être observée à n'importe quel niveau au-dessus de l'isotherme de 0°C associée à de l'eau liquide dans la plupart des cas (sleet). Ceci est évidemment d'une très grande importance pour les conditions de givrage. Le vent Les courants descendants qui atteignent le sol se déplacent latéralement. L'air froid descendant se déplace ainsi à l'avant de la cellule et forme un pseudo-front froid. Le passage du pseudo-front froid se manifeste par une violente rafale. La vitesse de cette rafale est en général la plus grande que l'on puisse enregistrer au cours du passage d'un cumulonimbus (jusque 80 noeuds). La durée de ces rafales excède rarement quelques minutes (15 min. max). Les variations de pression Des variations de pression très rapides et assez importantes sont enregistrées durant le passage d'un orage qui doivent être prises en considération pour déterminer le QFE. D'autres phénomènes associés aux orages et intéressant principalement les pilotes sont revus dans le chapitre consacré aux aspects opérationnels. Lorsque des masses d'air chaud et froid se rencontrent, les contrastes de température sont parfois tellement violents en l'espace de quelques kilomètres que des tornades peuvent se former sous les cellules orageuses (constituée de plusieurs cumulonimbus). Lors de son ascension, poussée par les vents ascendants, lorsqu'une cellule orageuse rencontre le jet stream vers 9 ou 10 km d'altitude aux latitudes moyennes, son sommet est entraîné dans le courant intense qui souffle en moyenne entre 100 et 320 km/h. L'impressionnante masse nuageuse commence alors à tourner lentement sur elle-même. Sa base prend une couleur très sombre car située de plus en plus bas et couverte par le plafond nuageux, elle ne reçoit plus la lumière directe du Soleil tandis que celle diffusant par l'intérieur du nuage est absorbée avant de ressortir. Par contre son sommet garde un blanc étincellant quand il est visible du sol où observé depuis un avion. Si la masse d'air est très instable, il se crée à l'intérieur du nuage des mouvements ascendants violents pouvant dépasser 100 m/s (jusqu'à 375 km/h). La base du cumulonimbus se met alors en mouvement créant un tourbillon à l'intérieur du nuage où la pression devient très basse, pouvant chuter de 80 mbar. Sous l'effet de cette basse pression, la base du nuage prend la forme d'un entonnoir. Si le nuage atteint la surface du sol il se transforme en tornade. S'il se développe au-dessus de la mer on parle de trombe d'eau.
Ce phénomène se produit régulièrement en été dans les grandes plaines du centre des Etats-Unis, principalement dans ce qui convient d'appeler aujourd'hui la "Tornado valley". Selon sa vitesse de déplacement, ses dimensions et son intensité, l'effet d'une tornade peut être réduit à celui d'une rafale de vent ou être dévastateur. Les tornades les plus violentes sont capables de soulever des locomotives ou des camions semi-remorques et de les transporter, par la voie des airs, à plusieurs centaines de mètres de distance, ne laissant derrière elles que des débris ! Si vous devez un jour subir leur colère, accrochez-vous à la vie, car tout le reste sera réduit en charpie; seule l'assise des ponts en béton armé y résiste ainsi que les abris anti-atomiques... Aux Etats-Unis, les tornades provoquent chaque année pour des milliards de dollars de dégâts quand elles ne tuent pas la population. Voici un poster rédigé en anglais par le FEMA décrivant les dommages potentiels d'une tornade. par W.S. Lewellen, D.C. Lewellen (West Virginia University)
Statistiques concernant les tornades touchant le sol américain : -
Largeur moyenne : 68 m Fujita a classé les tornades en 6 catégories en fonction de la vitesse des vents comme indiqué dans le tableau suivant. La plupart du temps les populations sont touchées par des tornades de catégorie F0 à F4, isolée ou multiples. L'Europe enregistre en moyenne une dizaine de tornades F2 ou F3 par an avec un seul cas de tornade de catégorie F5 en 25 ans.
A ne pas confondre avec l'échelle de Saffir-Simpson de classification des cyclones qui varie également entre F0 et F5. Cela concernant essentiellement les dépressions des régions tropicales, nous en reparlerons dans le chapitre consacré aux tornades et cyclones tropicaux. 3eme partie
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