NOTION SUR LES ORAGES

Définition d’un orage Selon l‟OMM, l‟orage peut être défini par un coup de tonnerre accompagné de précipitation. Selon nos recherches et nos interprétations, un orage est une perturbation atmosphérique d’origine convective associée à un type de nuage particulier, en général, le cumulonimbus. Ce dernier est à forte extension verticale, il engendre des pluies fortes à diluviennes, des décharges électriques de foudre accompagnées de tonnerre. Dans des cas extrêmes, l’orage peut produire des chutes de grêle, des vents très violents et, rarement, des tornades. Les orages peuvent se produire en toute saison, tant que les conditions d’instabilité et d’humidité de l’air sont présentes. On estime à 20 millions le nombre d‟orages déclenchés sur la totalité du globe terrestre au cours d‟une année : soit en moyenne 50000 orages par jour. Compte tenu de la durée moyenne d‟un orage qui est de quelques heures, on peut dire que quelques 2600 orages sévissent sur la terre à chaque instant .il faut noter qu‟un orage libère autant d‟énergie que 1 MT de TNT. Figure 1 : Moyenne des coups de foudre par année Source : wikimedia Le plus grand nombre se retrouve sous les tropiques et leur fréquence diminue en allant vers les pôles où ils ne se produisent qu’exceptionnellement. Dans les latitudes moyennes, le nombre varie avec la saison. 

Mécanisme de formation des orages

Description de l’atmosphère L‟atmosphère terrestre est l’enveloppe gazeuse entourant la Terre que l’on appelle air. L’air sec se compose de 78,087 % de diazote, 20,95 % de dioxygène, 0,93 % d’argon, 0,04 % de dioxyde de carbone et des traces d’autres gaz. L’atmosphère protège la vie sur Terre en absorbant le rayonnement solaire ultraviolet, en réchauffant la surface par la rétention de chaleur (effet de serre) et en réduisant les écarts de température entre le jour et la nuit. Les nuages qui sont liquides, parfois solides, ne sont pas considérés comme des constituants de l’atmosphère. En revanche la vapeur d’eau contenue dans l’air humide représente en moyenne 0,25 % de masse totale de l’atmosphère. La vapeur d’eau dispose de la particularité notable d’être le seul gaz de l’atmosphère susceptible de changer de phase, et dont la concentration est très variable dans le temps et dans l’espace. Figure 2 : Structure verticale de l’ atmosphère Source :Atmosphère terrestres L’atmosphère est divisée en plusieurs couches d’importance variable : leurs limites ont été fixées selon les discontinuités dans les variations de la température, en fonction de l’altitude. De bas en haut :  La troposphère : la température décroît avec l’altitude (de la surface du globe à 8- 15 km d’altitude) ; l’épaisseur de cette couche varie entre 13 et 16 km à l’équateur, mais entre 7 et 8 km aux pôles.  Elle contient 80 à 90 % de la masse totale de l’air et la quasi-totalité de la vapeur d’eau[. C’est la couche où se produisent les phénomènes météorologiques (nuages, pluies, etc.) et les mouvements atmosphériques horizontaux et verticaux (convection thermique, vents).  La stratosphère : la température croît avec l’altitude jusqu’à 0 °C (de 8-15 km d’altitude à 50 km d’altitude) ; elle abrite une bonne partie de la couche d’ozone .  La mésosphère : la température décroît avec l’altitude (de 50 km d’altitude à 80 km d’altitude) jusqu’à −80 °C.  La thermosphère : la température croît avec l’altitude (de 80 km d’altitude à 350- 800 km d’altitude).  L’exosphère : de 350-800 km d’altitude à 50 000 km d’altitude.  La troposphère : vient du mot grec τρέπω signifiant « changement », est la partie la plus basse de l’atmosphère ; elle commence à la surface et s’étend entre 7 et 8 km aux pôles et de 13 à 16 km à l’équateur, avec des variations dues aux conditions climatiques. Le mélange vertical de la troposphère est assuré par le réchauffement solaire. Ce réchauffement rend l’air moins dense, ce qui le fait remonter. Quand l’air monte, la pression au-dessus de lui décroît, par conséquent il s’étend, s’opposant à la pression de l’air environnant. Or, pour s’étendre, de l’énergie est nécessaire, donc la température et la masse de l’air décroissent. Comme la température diminue, la vapeur d’eau dans la masse d’air peut se condenser ou se solidifier, relâchant la chaleur latente permettant une nouvelle élévation de la masse d’air. Ce processus détermine le gradient maximal de baisse de la température avec l’altitude, appelé gradient thermique adiabatique. La troposphère contient grossièrement 80 % de la masse totale de l’atmosphère. 50 % de la masse de l’atmosphère se trouvent en dessous d’environ 5,5 km d’altitude. À noter que la partie la plus basse de la Troposphère est aussi appelée Peplos. Cette couche qui trouve sa limite vers 3 km est aussi qualifiée de couche sale en raison de son taux d’impureté très important (aérosol ou nucléus) qui sont des noyaux auxquels viennent se former les gouttes d’eau dans le cas d’un air ayant atteint 100 % d’humidité relative. Cette couche se termine par la péplopause. La présence de cette couche sale explique la quasi absence d’air sur-saturé dans la couche supérieur de la troposphère. La tropopause est la frontière entre la troposphère et la stratosphère. La couche d‟ozone: bien que faisant partie de la stratosphère, la couche d’ozone est considérée comme une couche en soi parce que sa composition chimique et physique est différente de celle de la stratosphère. L’ozone (O3) de la stratosphère terrestre est créé par les ultraviolets frappant les molécules de dioxygène (O2), les séparant en deux atomes distincts ; ce dernier se combine ensuite avec une molécule de dioxygène (O2) pour former l’ozone (O3). L’O3 est instable (bien que, dans la stratosphère, sa durée de vie est plus longue) et quand les ultraviolets le frappent, ils le séparent en et en . Ce processus continu s’appelle le cycle ozone-oxygène. Il se produit dans la couche d’ozone, une région comprise entre 10 et 50 km audessus de la surface. Près de 90 % de l’ozone de l’atmosphère se trouve dans la  stratosphère. Les concentrations d’ozone sont plus élevées entre 20 et 40 km d’altitude, où elle est de 2 à 8 ppm. La stratosphère s’étend de la tropopause, entre 7Ŕ17 km et environ 50 km. La température y augmente avec l’altitude. La stratosphère contient la majeure partie de la couche d’ozone. La stratopause est la limite entre la stratosphère et la mésosphère. Elle se situe vers 50-55 km d’altitude. La pression représente environ 1/1000 de la pression atmosphérique au niveau de la mer. La mésosphère, du mot grec μέσος signifiant « milieu », s’étend de 50 km à environ 80Ŕ85 km. La température décroît à nouveau avec l’altitude, atteignant −100 °C (173,1 K) dans la haute mésosphère. C’est aussi dans la mésosphère que la plupart des météorites se consument en entrant dans l’atmosphère. La température minimale se rencontre à la mésopause, frontière entre la mésosphère et la thermosphère. C’est le lieu le plus froid de la Terre, avec une température de −100 °C (173,1 K). La thermosphère est la couche atmosphérique commençant vers 80Ŕ85 km et allant jusqu’à 640 km d’altitude, la température y augmente avec l’altitude. Bien que la température puisse atteindre les 1 500 °C, un individu ne la ressentirait pas à cause de la très faible pression. La station spatiale internationale orbite dans cette couche, entre 320 et 380 km d’altitude. Comme description moyenne le modèle MSIS-86 est recommandé par le Committee on Space Research. La thermopause est la limite supérieure de la thermosphère. Elle varie entre 500 et 1 000 km d’altitude. L’ionosphère, la partie de l’atmosphère ionisée par les radiations solaires, s’étire de 60 à 800 km et se constitue de trois couches : la couche D (60 à 90 km), la couche E (90 à 120 km), et la couche F (120 à 800 km). Elle chevauche à la fois la thermosphère et l’exosphère. Elle joue un rôle important dans l’électricité atmosphérique et forme le bord intérieur de la magnétosphère. Grâce à ses particules chargées, elle a une importance pratique car elle influence, par exemple, la propagation des ondes radio sur la Terre. Elle est le lieu où se déroulent les aurores et les phénomènes lumineux transitoires liés aux orages. L’exosphère commence avec l’exobase, qui est aussi connu comme le « niveau critique », vers 500Ŕ1 000 km et s’étire jusqu’à plus de 10 000 km d’altitude. Elle contient des particules circulant librement et qui migrent ou proviennent de la magnétosphère ou du vent solaire.