Les Orages...

· Qu'est-ce qu'un orage ?
Un orage est un phénomène atmosphérique caractérisé par une série d'éclairs et de coups de tonnerre. Un éclair peut se déclencher à l'intérieur du nuage, entre deux nuages (intra-nuageux), ou entre le nuage et le sol (c'est le coup de foudre).
L'orage est toujours lié à la présence d'un nuage de type cumulonimbus, dit aussi nuage d'orage.
Il est souvent accompagné par un ensemble de phénomènes violents : rafales de vent, précipitations intenses, parfois de grêle, et quelquefois vents rabattants, ou bien trombe ou tornade.



L'orage est généralement un phénomène de courte durée : de quelques dizaines de minutes à quelques heures. Il peut être isolé (orage dû à la présence de reliefs ou causé par le réchauffement du sol en été) ou organisé en ligne (dite « ligne de grains » par les météorologistes).
Par certaines conditions, des orages peuvent se régénérer sans cesse au même endroit ou bien s'y succéder à leur maximum de maturité. Ils provoquent ainsi durant plusieurs heures de fortes précipitations qui conduisent à des inondations catastrophiques.

· Le nuage d'orage : le puissant 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 10 km, peut s'élever jusqu'à 15 km d'altitude sous nos latitudes. 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).

Structure et développement du nuage d'orage
Si la durée moyenne de vie d'un cumulonimbus modéré générateur d'averses est d'une vingtaine de minutes, celle d'un cumulonimbus orageux est de l'ordre d'une ou deux heures.
On peut schématiser grossièrement l'évolution d'un nuage d'orage en trois étapes : développement, maturité et dissipation.

Le développement



Dans la phase de développement, le nuage, plus chaud que l'air ambiant, monte rapidement ; il accroît l'instabilité propre de la masse d'air originelle au fur et à mesure que la vapeur d'eau se condense en altitude. La chaleur latente de condensation (la condensation dégage de la chaleur) vient ainsi prendre le relais et le nuage atteint rapidement des altitudes où la température extérieure est très au-dessous de 0 °C.
Dans les parties élevées du nuage, des courants ascendants supérieurs à 30 m/s sont alors fréquemment observés. Après avoir dépassé l'isotherme (la ligne imaginaire où la température est de 0 °C), ce stade de développement vertical peut durer encore entre dix et vingt minutes, pendant lesquelles le nuage peut grimper jusqu'à une altitude de 10 km, et parfois davantage, à la limite donc de la tropopause. Par examen au radar, on observe des échos importants, correspondant à la présence de précipitations solides ou liquides, maintenues en altitude par les fortes vitesses verticales des ascendances. Les plus grosses gouttes de pluie, à la limite de rupture par instabilité, ne dépassent pas 5 à 6 mm de diamètre, ce qui correspond à une vitesse limite de chute de l'ordre de 8 m/s au niveau du sol. Seuls les grêlons de diamètre et de poids plus importants ont des vitesses pouvant atteindre 20 ou 30 m/s.



Schéma des trois phases dans le cycle de vie du cumulonimbus. Ce schéma un peu simplifié du nuage d'orage correspond à des structures isolées de cumulonimbus, de développement relativement modéré pour un nuage de ce type. En fait, on se trouve le plus souvent en présence, dans le même nuage, d'un amas imbriqué de cellules ascendantes et descendantes. Seul l'usage du radar permet de préciser la structure interne de ce conglomérat de nuages orageux dont la couverture au sol peut atteindre, dans les orages frontaux, des dizaines et parfois des centaines de kilomètres carrés.

La maturité


Cumulonimbus

Lorsque l'accumulation de l'eau, à l'état solide ou liquide, devient telle que les courants ascendants ne peuvent plus la supporter, la pluie est prête à tomber et la phase de maturité commence avec les premières précipitations.
Des courants descendants prennent naissance, par suite de l'entraînement visqueux de l'air par les éléments de précipitation.
Ces courants descendants n'atteignent cependant pas les vitesses des courants ascendants. Ils sont localisés en général près du milieu de la partie frontale avant du nuage, sur sa trajectoire de déplacement ; l'air froid ainsi amené au sol se répand vers l'avant du nuage, et donne à l'observateur la sensation caractéristique d'un renversement de la direction du vent au sol, correspondant à une baisse de température. Immédiatement après, la pluie commence à tomber et s'intensifie rapidement puisque c'est dans cette zone frontale descendante que se localise au maximum la chute des éléments précipitants. Associés à cette zone de précipitation, on observe des rafales de vent et un accroissement brutal et passager de la pression. Pendant cette phase de maturité, dont la durée peut s'étendre d'un quart d'heure à plus d'une heure, la cellule orageuse peut se développer encore et atteindre des altitudes de 9 km à 15 km. Parfois, lorsque la mésostructure des cellules convectives du nuage est favorable et que la concentration en noyaux glaçogènes est insuffisante, la grêle peut se former, sous certaines conditions encore mal comprises.

La dissipation

Les courants ascendants et descendants coexistent ; ceux-ci finissent par l'emporter, et la phase de dissipation prend place. Les précipitations qui viennent de tomber au sol s'évaporent, refroidissant les basses couches de l'atmosphère et contraignant donc l'ascension.
Le nuage répand alors ses dernières précipitations décroissantes avec le déclin des ascendances qui les alimentaient. Il se "dissout" par évaporation dans le réchauffement adiabatique des courants descendants, ou bien se fragmente, en laissant un voile de cirrus à la partie supérieure et des débris inorganisés de nuages au voisinage du sol.
Cette dernière phase marque la fin de l'orage qui aura duré, la plupart du temps, environ 20 minutes. Exceptionnellement, certains orages peuvent durer plusieurs heures.

· Que se passe-t-il dans un cumulonimbus ?
Le cumulonimbus est une véritable usine thermodynamique, qui se nourrit 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 un courant dirigé du sol vers le nuage. En effet, 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 nombreuses collisions provoquent l'électrisation du nuage, où des particules de signes opposés se regroupent à différents étages depuis la surface (chargée négativement) jusqu'au sommet (chargé positivement). Des micro décharges se propagent alors et finissent par établir une liaison électrique entre le nuage et le sol.

· Que sont la foudre, l'éclair et le tonnerre ?
La foudre est une décharge électrique. L'éclair est le résultat visible de l'échauffement de l'air, tandis que le tonnerre est le bruit émis par la vibration de l'air le long de cette décharge électrique lors de sa propagation. En quelques millièmes de seconde, l'air atteindre une température de 30 000 °C et subit de très fortes compressions suivies de dilatations tout aussi violentes. Ces mouvements brusques et successifs produisent des ondes sonores qui produisent les claquements, grondements et roulements du tonnerre.

· Les dangers liés aux orages
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 le nom donné à un éclair lorsqu'il touche le sol (ou un aéronef). Cette décharge électrique intense peut tuer un homme ou un animal, calciner un arbre ou causer des incendies.
Les pluies intenses qui accompagnent les orages peuvent causer des crues-éclairs dévastatrices. Un cumulonimbus de 1 km de large sur 10 km de hauteur contient 1 million de litres d'eau. Un orage déverse fréquemment plus de 50 à 100 litres d'eau par mètre carré en quelques heures.
La grêle est un type de précipitation formé 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".

· Comment se protéger de la foudre ?
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.).

En tous lieux
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.

· Les signes annonciateurs de l'orage
L'orage s'annonce par divers phénomènes :
- Le ciel s'assombrit rapidement, et dans les orages les plus violents il peut devenir d'un noir d'encre. Plus le ciel est sombre, plus le nuage est épais.
- Le vent se renforce et tourne à la bourrasque. Ces rafales précèdent souvent de fortes pluies.- Votre poste de radio grésille et révèle ainsi une forte activité électrique, due à la foudre à proximité.
- En montagne, vous pouvez observer des effluves lumineux à l'extrémité des objets pointus (feux Saint-Elme) ou entendre des bourdonnements diffus. Ces signes indiquent l'imminence d'un coup de foudre.

Il existe aussi les orages secs. Les orages se produisent lorsque l'air chaud ascendant rencontre de l'air humide dans l’atmosphère. les cristaux de glace au sommets du cumulonimbus tombe mais l'air en dessous du nuage est si chaud qu'elle n’atteint pas le sol elle s'évapore avant.