CONTRIBUTION À LA PRÉVISION DES ORAGES 

Le nuage d’orage : le cumulonimbus

Le cumulonimbus, nuage caractéristique des phénomènes orageux 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 la surface terrestre 4000 tonnes d‟eau, sous forme d‟eau liquide, de neige ou 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. 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 ébouriffé). Ci-dessous un cumulonimbus capillatus incus (enclume en latin). Figure 5 : Cumulonimbus capillatus Source wikimedia Pour avoir formation d’un cumulonimbus il faut trois conditions importantes :  un sol plus chaud que l’air qui le surmonte  une humidité importante  de l’air instable

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 14 heures. On peut schématiser grossièrement l’évolution d’un nuage d’orage en trois étapes : développement, maturité et dissipation. Figure 6 : Développement des cumulonimbus Source : Meteolafleche 

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 important ont des vitesses pouvant atteindre 20 ou 30m/s. 

La maturité

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 méso-structure 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 30 minutes à 2H. Exceptionnellement, certains orages peuvent durer plusieurs heures. Notons que il existe plusieurs types de cumulonimbus selon les conditions ou lieu de formation qui sont les : les cb de masse d‟air, les cb orographiques, les cb frontales. I.5 Les phénomènes météorologiques associés aux orages Les phénomènes météorologique liés à l‟ orages sont les raison pour lequel les orages représente un danger pour l‟ aéronautique et la société, les phénomènes les plus dangereux pour l‟ aéronautique sont les turbulences au sein du nuages d‟orages , la grêle les forte précipitation et quand ils se manifeste les tornade qui sont enfaite les phénomènes les plus dangereux pour l‟aéronautique ,il est assez fréquent dans certains pays comme les USA mai assez rare à Madagascar. 

La foudre

Même l’orage le plus bénin comporte par définition de la foudre. Celle-ci est une décharge électrique à travers l’air entre une partie du nuage et un autre ou le sol. Cette décharge se fait sous une haute tension, crée un plasma et cause des dégâts si elle passe à travers un objet. Lorsque la foudre va du nuage vers le sol, elle emprunte le chemin le plus court et frappe donc généralement le point le plus élevé de ce dernier. Lorsque foudroyé, un arbre, une maison ou un humain sera soumis à ce courant intense qui causera des dommages importants et souvent la mort. Les accidents liés à la foudre sont rares avec les avions et les planeurs. Bien qu’ils puissent être frappés, ils constituent une cage de Faraday qui isole leurs occupants. Le courant suit donc l’extérieur de la carlingue et continue vers le sol ou un autre nuage.