Orage - Thunderstorm

Orage
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Un orage typique au-dessus d'un champ.
Zone d'occurrence Principalement des régions tropicales et aussi tempérées .
Saison Plus fréquent au printemps et en été. (dans les régions tempérées)
Commun en saison humide. (dans les régions tropicales)
Effet Dépend de la tempête, peut impliquer de la pluie, de la grêle et/ou des vents violents. Peut provoquer des inondations ou des incendies.
Orage d'été dans les bois

Un orage , aussi connu comme un orage électrique ou un orage , une tempête caractérisé par la présence de la foudre et de son acoustique effet sur l' atmosphère terrestre , connu sous le nom tonnerre . Les orages relativement faibles sont parfois appelés orages . Les orages se produisent dans un type de nuage appelé cumulonimbus . Ils sont généralement accompagnés de vents forts et produisent souvent de fortes pluies et parfois de la neige , du grésil ou de la grêle , mais certains orages produisent peu ou pas de précipitations . Les orages peuvent s'aligner en série ou devenir une bande de pluie , connue sous le nom de ligne de grains . Les orages forts ou violents comprennent certains des phénomènes météorologiques les plus dangereux, notamment la grosse grêle, les vents forts et les tornades . Certains des orages violents les plus persistants, appelés supercellules , tournent comme les cyclones. Alors que la plupart des orages se déplacent avec le flux moyen du vent à travers la couche de la troposphère qu'ils occupent, le cisaillement vertical du vent provoque parfois une déviation de leur trajectoire à angle droit par rapport à la direction du cisaillement du vent.

Les orages résultent du mouvement ascendant rapide d'air chaud et humide, parfois le long d'un front . Cependant, une sorte de forçage des nuages , qu'il s'agisse d'un front, d'un creux d' ondes courtes ou d'un autre système, est nécessaire pour que l'air accélère rapidement vers le haut. Au fur et à mesure que l'air chaud et humide monte, il se refroidit, se condense et forme un cumulonimbus qui peut atteindre des hauteurs de plus de 20 kilomètres (12 mi). Lorsque l'air ascendant atteint sa température de point de rosée , la vapeur d'eau se condense en gouttelettes d'eau ou en glace, réduisant la pression localement à l'intérieur de la cellule orageuse. Toute précipitation tombe sur la longue distance à travers les nuages ​​vers la surface de la Terre. Au fur et à mesure que les gouttelettes tombent, elles entrent en collision avec d'autres gouttelettes et deviennent plus grosses. Les gouttelettes qui tombent créent un courant descendant en entraînant avec elles de l'air froid, et cet air froid se répand à la surface de la Terre, provoquant parfois des vents forts qui sont généralement associés aux orages.

Les orages peuvent se former et se développer dans n'importe quel endroit géographique, mais le plus souvent dans les latitudes moyennes , où l'air chaud et humide des latitudes tropicales entre en collision avec l'air plus frais des latitudes polaires. Les orages sont responsables du développement et de la formation de nombreux phénomènes météorologiques violents. Les orages et les phénomènes qui les accompagnent présentent de grands dangers. Les dommages causés par les orages sont principalement causés par des vents descendants , de gros grêlons et des crues soudaines causées par de fortes précipitations . Des cellules orageuses plus fortes sont capables de produire des tornades et des trombes marines .

Il existe trois types d'orages: unicellulaires , multi-cellules , et supercellule . Les orages supercellulaires sont les plus forts et les plus violents. Les systèmes convectifs à mésoéchelle formés par un cisaillement vertical favorable du vent dans les régions tropicales et subtropicales peuvent être responsables du développement des ouragans . Les orages secs , sans précipitations, peuvent provoquer le déclenchement d' incendies de forêt à cause de la chaleur générée par la foudre nuage-sol qui les accompagne. Plusieurs moyens sont utilisés pour étudier les orages : le radar météorologique , les stations météorologiques , et la photographie vidéo. Les civilisations passées détenaient divers mythes concernant les orages et leur développement jusqu'au 18ème siècle. Au-delà de l'atmosphère terrestre, des orages ont également été observés sur les planètes Jupiter , Saturne , Neptune et, probablement, Vénus .

Cycle de la vie

Les étapes de la vie d'un orage.

L'air chaud a une densité plus faible que l'air froid, donc l'air plus chaud monte vers le haut et l'air plus froid se dépose en bas (cet effet peut être observé avec une montgolfière ). Les nuages ​​se forment lorsque l'air relativement plus chaud, transportant de l'humidité, s'élève dans l'air plus frais. L'air humide monte et, ce faisant, il se refroidit et une partie de la vapeur d'eau contenue dans cet air qui monte se condense . Lorsque l'humidité se condense, elle libère de l'énergie connue sous le nom de chaleur latente de condensation, qui permet au paquet d'air ascendant de se refroidir moins que l'air environnant plus frais poursuivant l'ascension du nuage. S'il y a suffisamment d' instabilité dans l'atmosphère, ce processus se poursuivra assez longtemps pour que des cumulonimbus se forment et produisent des éclairs et du tonnerre . Des indices météorologiques tels que l' énergie potentielle convective disponible (CAPE) et l' indice soulevé peuvent être utilisés pour aider à déterminer le développement vertical potentiel vers le haut des nuages. Généralement, les orages nécessitent trois conditions pour se former :

  1. Humidité
  2. Une masse d'air instable
  3. Une force de levage (chaleur)

Tous les orages, quel que soit leur type, passent par trois stades : le stade de développement , le stade de maturité et le stade de dissipation . L'orage moyen a un diamètre de 24 km (15 mi). Selon les conditions présentes dans l'atmosphère, chacune de ces trois étapes dure en moyenne 30 minutes.

Stade de développement

Un cumulus congestus 'transformation en maturité incus cumulonimbus .

Le premier stade d'un orage est le stade cumulus ou stade de développement. Au cours de cette étape, des masses d'humidité sont soulevées vers le haut dans l'atmosphère. Le déclencheur de cet ascenseur peut être l'illumination solaire , où le chauffage du sol produit des thermiques , ou où deux vents convergent forçant l'air vers le haut, ou où les vents soufflent sur un terrain d'élévation croissante. L'humidité transportée vers le haut se refroidit en gouttes d'eau liquides en raison des températures plus basses à haute altitude, qui apparaissent comme des cumulus . Lorsque la vapeur d'eau se condense en liquide, de la chaleur latente est libérée, ce qui réchauffe l'air, le rendant moins dense que l'air environnant, plus sec. L'air a tendance à s'élever dans un courant ascendant à travers le processus de convection (d'où le terme précipitation convective ). Ce processus crée une zone de basse pression à l' intérieur et sous l'orage en formation. Lors d'un orage typique, environ 500 millions de kilogrammes de vapeur d'eau sont projetés dans l' atmosphère terrestre .

Stade de maturité

Nuage orageux en forme d'enclume au stade adulte

Au stade de maturité d'un orage, l'air réchauffé continue de s'élever jusqu'à ce qu'il atteigne une zone d'air plus chaud et ne puisse plus s'élever plus loin. Souvent ce « plafond » est la tropopause . L'air est plutôt forcé de se répandre, donnant à la tempête une forme d' enclume caractéristique. Le nuage résultant est appelé cumulonimbus incus . Les gouttelettes d'eau fusionnent en gouttelettes plus grosses et plus lourdes et gèlent pour devenir des particules de glace. Au fur et à mesure que ceux-ci tombent, ils fondent pour devenir de la pluie. Si le courant ascendant est suffisamment fort, les gouttelettes sont maintenues en l'air assez longtemps pour devenir si grosses qu'elles ne fondent pas complètement mais tombent sous forme de grêle . Alors que les courants ascendants sont toujours présents, la pluie qui tombe entraîne l'air environnant avec elle, créant également des courants descendants . La présence simultanée d'un courant ascendant et d'un courant descendant marque le stade de maturité de la tempête et produit des cumulonimbus. Au cours de cette étape, des turbulences internes considérables peuvent se produire, qui se manifestent par des vents forts, des éclairs violents et même des tornades .

Typiquement, s'il y a peu de cisaillement du vent , la tempête entrera rapidement dans la phase de dissipation et « pleuvra d'elle-même », mais, s'il y a un changement suffisant de la vitesse ou de la direction du vent, le courant descendant sera séparé du courant ascendant, et la tempête peut devenir une supercellule , où le stade mature peut se maintenir pendant plusieurs heures.

Stade de dissipation

Un orage dans un environnement sans vent pour cisailler la tempête ou souffler l'enclume dans une direction
Ligne de flanc devant un nuage d' incus cumulonimbus qui se dissipe

Au stade de dissipation, l'orage est dominé par le courant descendant. Si les conditions atmosphériques ne favorisent pas le développement supercellulaire, cette étape se produit assez rapidement, environ 20 à 30 minutes après le début de la vie de l'orage. Le courant descendant va pousser hors de l'orage, toucher le sol et s'étendre. Ce phénomène est connu sous le nom de downburst . L'air frais transporté au sol par le courant descendant coupe l'afflux de l'orage, le courant ascendant disparaît et l'orage va se dissiper. Les orages dans une atmosphère pratiquement sans cisaillement vertical du vent s'affaiblissent dès qu'ils envoient une limite d'écoulement dans toutes les directions, qui coupe alors rapidement son afflux d'air relativement chaud et humide et tue la croissance future de l'orage. Le courant descendant frappant le sol crée une limite d'écoulement . Cela peut provoquer des rafales descendantes, une condition potentiellement dangereuse pour les avions à traverser, car un changement substantiel de la vitesse et de la direction du vent se produit, entraînant une diminution de la vitesse et la réduction subséquente de la portance de l'avion. Plus la limite d'écoulement est forte, plus le cisaillement vertical résultant du vent devient fort.

Classification

Conditions favorables aux types et complexes d'orages

Il existe quatre principaux types d'orages : unicellulaires, multicellulaires, lignes de grains (également appelées lignes multicellulaires) et supercellulaires. Le type de formes dépend de l'instabilité et des conditions de vent relatives aux différentes couches de l'atmosphère (« cisaillement du vent »). Les orages unicellulaires se forment dans des environnements à faible cisaillement vertical du vent et ne durent que 20 à 30 minutes.

Les orages organisés et les amas/lignes d'orages peuvent avoir des cycles de vie plus longs car ils se forment dans des environnements de cisaillement vertical important du vent, normalement supérieurs à 25 nœuds (13 m/s) dans les 6 kilomètres les plus bas (3,7 mi) de la troposphère , ce qui facilite la développement de courants ascendants plus forts ainsi que diverses formes de phénomènes météorologiques violents. La supercellule est le plus fort des orages, le plus souvent associé à de la grosse grêle, des vents violents et la formation de tornades. Des valeurs d' eau précipitables supérieures à 31,8 millimètres (1,25 po) favorisent le développement de complexes orageux organisés. Ceux avec de fortes précipitations ont normalement des valeurs d'eau précipitables supérieures à 36,9 millimètres (1,45 in). Des valeurs en amont de CAPE supérieures à 800 J/kg sont généralement requises pour le développement de la convection organisée.

Unicellulaire

Un orage unicellulaire sur Wagga Wagga .

Ce terme s'applique techniquement à un seul orage avec un courant ascendant principal. Également connus sous le nom d'orages de masse d'air , ce sont les orages d'été typiques dans de nombreux endroits tempérés. Ils se produisent également dans l'air frais instable qui suit souvent le passage d'un front froid de la mer pendant l'hiver. Au sein d'un groupe d'orages, le terme « cellule » fait référence à chaque courant ascendant principal distinct. Les cellules orageuses se forment parfois de manière isolée, car l'occurrence d'un orage peut développer une limite d'écoulement qui met en place un nouveau développement orageux. De telles tempêtes sont rarement violentes et résultent d'une instabilité atmosphérique locale ; d'où le terme "orage de masse d'air". Lorsque de telles tempêtes sont associées à une brève période de temps violent, on parle de tempête violente à impulsions. Les orages violents à impulsions sont mal organisés et se produisent de manière aléatoire dans le temps et dans l'espace, ce qui les rend difficiles à prévoir. Les orages unicellulaires durent normalement de 20 à 30 minutes.

Amas multicellulaires

Un groupe d'orages au-dessus du Brésil photographié par la navette spatiale Challenger .

C'est le type de développement d'orage le plus courant. Des orages matures se trouvent près du centre de l'amas, tandis que des orages en voie de dissipation existent du côté sous le vent. Les tempêtes multicellulaires se forment sous forme de grappes de tempêtes mais peuvent ensuite évoluer en une ou plusieurs lignes de grains . Alors que chaque cellule du cluster ne peut durer que 20 minutes, le cluster lui-même peut persister pendant des heures à la fois. Ils proviennent souvent de courants ascendants convectifs dans ou à proximité de chaînes de montagnes et de limites météorologiques linéaires, telles que de forts fronts froids ou des creux de basse pression. Ce type de tempêtes est plus fort que la tempête unicellulaire, mais beaucoup plus faible que la tempête supercellulaire. Les dangers du cluster multicellulaire comprennent la grêle de taille modérée, les crues soudaines et les tornades faibles.

Lignées multicellulaires

Une ligne de grains est une ligne allongée d' orages violents qui peuvent se former le long ou à l'avant d'un front froid . Au début du 20e siècle, le terme était utilisé comme synonyme de front froid . La ligne de grains contient de fortes précipitations , de la grêle , des éclairs fréquents , de forts vents en ligne droite et peut-être des tornades et des trombes marines . On peut s'attendre à des conditions météorologiques violentes sous la forme de vents forts en ligne droite dans les zones où la ligne de grains elle-même a la forme d'un écho d'étrave , dans la partie de la ligne qui s'incline le plus. Les tornades peuvent être trouvées le long des vagues dans un modèle d'onde d'écho linéaire , ou LEWP, où des zones de basse pression à moyenne échelle sont présentes. Certains échos d'arc en été sont appelés derechos et se déplacent assez rapidement à travers de grandes sections de territoire. Sur le bord arrière du pare-pluie associé aux lignes de grains matures, une dépression de sillage peut se former, qui est une zone de basse pression à mésoéchelle qui se forme derrière le système de haute pression à mésoéchelle normalement présent sous la canopée, qui sont parfois associés à un sursaut de chaleur . Ce type de tempête est également connu sous le nom de « vent du lac pierreux » (chinois traditionnel : 石湖風 – shi2 hu2 feng1, chinois simplifié : 石湖风) dans le sud de la Chine.

Supercellules

Le soleil couchant illumine le sommet d'un nuage d'orage classique en forme d'enclume dans l'est du Nebraska , aux États-Unis.

Les tempêtes supercellulaires sont de grandes tempêtes, généralement sévères , à état quasi-stationnaire qui se forment dans un environnement où la vitesse ou la direction du vent varie avec la hauteur (« cisaillement du vent »), et elles ont des courants descendants et ascendants séparés (c'est-à-dire où les précipitations associées sont ne tombant pas dans le courant ascendant) avec un fort courant ascendant rotatif (un " mésocyclone "). Ces tempêtes ont normalement des courants ascendants si puissants que le sommet du nuage orageux supercellulaire (ou enclume) peut traverser la troposphère et atteindre les niveaux inférieurs de la stratosphère . Les tempêtes supercellulaires peuvent mesurer 24 kilomètres (15 mi) de large. La recherche a montré qu'au moins 90 pour cent des supercellules provoquent des phénomènes météorologiques violents . Ces tempêtes peuvent produire des tornades destructrices , des grêlons extrêmement gros (10 centimètres ou 4 pouces de diamètre), des vents rectilignes supérieurs à 130 km/h (81 mph) et des crues éclair . En fait, la recherche a montré que la plupart des tornades se produisent à partir de ce type d'orage. Les supercellules sont généralement le type d'orage le plus puissant.

Orages violents

Aux États-Unis, un orage est classé comme grave si les vents atteignent au moins 93 kilomètres par heure (58 mph), la grêle a un diamètre de 25 millimètres ou plus, ou si des nuages ​​en entonnoir ou des tornades sont signalés. Bien qu'un nuage en entonnoir ou une tornade indique un orage violent, un avertissement de tornade est émis à la place d'un avertissement d'orage violent . Un avertissement d'orage violent est émis si un orage devient violent ou le deviendra bientôt. Au Canada, un taux de précipitations supérieur à 50 millimètres (2 pouces) en une heure, ou 75 millimètres (3 pouces) en trois heures, est également utilisé pour indiquer des orages violents. Des orages violents peuvent se produire à partir de n'importe quel type de cellule orageuse. Cependant, les lignes multicellulaires , supercellulaires et de grains représentent les formes les plus courantes d'orages qui produisent des phénomènes météorologiques violents.

Systèmes convectifs à mésoéchelle

MCC se déplaçant à travers la Nouvelle-Angleterre : 2 août 2006 0600 UTC

Un système convectif à mésoéchelle (MCS) est un complexe d'orages qui s'organise à une échelle plus grande que les orages individuels mais plus petite que les cyclones extratropicaux , et persiste normalement pendant plusieurs heures ou plus. La configuration globale des nuages ​​et des précipitations d'un système convectif à moyenne échelle peut être de forme ronde ou linéaire et inclure des systèmes météorologiques tels que des cyclones tropicaux , des lignes de grains , des événements de neige à effet de lac , des dépressions polaires et des complexes convectifs à moyenne échelle (MCC), et ils forment généralement près des fronts météorologiques . La plupart des systèmes convectifs à moyenne échelle se développent pendant la nuit et continuent leur durée de vie jusqu'au lendemain. Ils ont tendance à se former lorsque la température de surface varie de plus de 5 °C (9 °F) entre le jour et la nuit. Le type qui se forme pendant la saison chaude sur terre a été observé en Amérique du Nord, en Europe et en Asie, avec un maximum d'activité noté en fin d'après-midi et en soirée.

Les formes de MCS qui se développent sous les tropiques sont utilisées soit dans la zone de convergence intertropicale, soit dans les creux de mousson , généralement pendant la saison chaude entre le printemps et l'automne. Des systèmes plus intenses se forment sur la terre que sur l'eau. Une exception est celle des bandes de neige à effet de lac , qui se forment en raison du déplacement de l'air froid à travers des plans d'eau relativement chauds, et se produisent de l'automne au printemps. Les dépressions polaires sont une deuxième classe spéciale de MCS. Ils se forment aux hautes latitudes pendant la saison froide. Une fois que le MCS parent meurt, le développement ultérieur d'un orage peut se produire en relation avec son vortex convectif à méso-échelle (MCV). Les systèmes convectifs à mésoéchelle sont importants pour la climatologie des précipitations des États-Unis sur les Grandes Plaines, car ils apportent à la région environ la moitié de leurs précipitations annuelles de saison chaude.

Mouvement

Ligne d'orage vue en réflectivité ( dBZ ) sur un affichage radar d' indicateur de position de plan

Les deux principaux modes de déplacement des orages sont l' advection du vent et la propagation le long des limites de l'écoulement vers des sources de chaleur et d'humidité plus importantes. De nombreux orages se déplacent avec la vitesse moyenne du vent à travers la troposphère terrestre , les 8 kilomètres les plus bas (5,0 mi) de l' atmosphère terrestre . Les orages plus faibles sont dirigés par des vents plus proches de la surface de la Terre que les orages plus forts, car les orages les plus faibles ne sont pas aussi hauts. Les cellules et les complexes orageux organisés et de longue durée se déplacent à angle droit par rapport à la direction du vecteur de cisaillement vertical du vent . Si le front de rafale, ou le bord d'attaque de la limite d'écoulement, court devant l'orage, son mouvement s'accélérera en tandem. C'est plus un facteur avec des orages avec de fortes précipitations (HP) qu'avec des orages avec de faibles précipitations (LP). Lorsque les orages fusionnent, ce qui est le plus probable lorsque de nombreux orages existent à proximité les uns des autres, le mouvement de l'orage le plus fort dicte normalement le mouvement futur de la cellule fusionnée. Plus le vent moyen est fort, moins d'autres processus sont susceptibles d'être impliqués dans le mouvement de la tempête. Sur le radar météorologique , les tempêtes sont suivies en utilisant une fonction importante et en la suivant d'un balayage à l'autre.

Orage de construction arrière

Un orage de renforcement, communément appelé orage d'entraînement , est un orage dans lequel un nouveau développement a lieu du côté au vent (généralement du côté ouest ou sud-ouest dans l' hémisphère nord ), de sorte que l'orage semble rester stationnaire ou se propager. dans une direction arrière. Bien que la tempête apparaisse souvent stationnaire sur le radar, ou même se déplaçant au près, c'est une illusion. La tempête est en réalité une tempête multicellulaire avec de nouvelles cellules plus vigoureuses qui se forment du côté au vent, remplaçant les cellules plus anciennes qui continuent de dériver sous le vent. Lorsque cela se produit, des inondations catastrophiques sont possibles. À Rapid City, dans le Dakota du Sud , en 1972, un alignement inhabituel de vents à différents niveaux de l'atmosphère s'est combiné pour produire un ensemble de cellules en formation continue qui a laissé tomber une énorme quantité de pluie sur la même zone, entraînant des crues éclair dévastatrices . Un événement similaire s'est produit à Boscastle , en Angleterre, le 16 août 2004, et au-dessus de Chennai le 1er décembre 2015.

Dangers

Chaque année, de nombreuses personnes sont tuées ou grièvement blessées par de violents orages malgré l'avertissement préalable. Bien que les orages violents soient plus fréquents au printemps et en été, ils peuvent se produire à peu près à n'importe quel moment de l'année.

Foudre nuage-sol

Coup de retour, coup de foudre nuage-sol pendant un orage.
Foudre continue pendant un orage

Les éclairs nuage-sol se produisent fréquemment dans le cadre des phénomènes orageux et présentent de nombreux dangers pour les paysages et les populations. L'un des dangers les plus importants que la foudre peut poser est les incendies de forêt qu'ils sont capables d'allumer. Sous un régime d'orages à faibles précipitations (LP), où il y a peu de précipitations, les précipitations ne peuvent pas empêcher les incendies de se déclarer lorsque la végétation est sèche, car la foudre produit une quantité concentrée de chaleur extrême. Des dommages directs causés par la foudre se produisent à l'occasion. Dans les zones où la fréquence des éclairs nuage-sol est élevée, comme la Floride, la foudre provoque plusieurs décès par an, le plus souvent chez les personnes travaillant à l'extérieur.

Les pluies acides sont également un risque fréquent produit par la foudre. L'eau distillée a un pH neutre de 7. La pluie "propre" ou non polluée a un pH légèrement acide d'environ 5,2, car le dioxyde de carbone et l'eau dans l'air réagissent ensemble pour former de l'acide carbonique , un acide faible (pH 5,6 dans l'eau distillée), mais la pluie non polluée contient également d'autres produits chimiques. L'oxyde nitrique présent lors des phénomènes orageux, provoqué par l'oxydation de l'azote atmosphérique, peut entraîner la production de pluies acides, si l'oxyde nitrique forme des composés avec les molécules d'eau dans les précipitations, créant ainsi des pluies acides. Les pluies acides peuvent endommager les infrastructures contenant de la calcite ou certains autres composés chimiques solides. Dans les écosystèmes, les pluies acides peuvent dissoudre les tissus végétaux des végétations et augmenter le processus d'acidification dans les plans d'eau et dans le sol , entraînant la mort d'organismes marins et terrestres.

Grêle

Tempête de grêle à Bogotá , Colombie.

Tout orage qui produit de la grêle qui atteint le sol est appelé tempête de grêle. Les nuages ​​orageux capables de produire des grêlons sont souvent observés avec une coloration verte. La grêle est plus fréquente le long des chaînes de montagnes parce que les montagnes forcent les vents horizontaux vers le haut (appelé soulèvement orographique ), intensifiant ainsi les courants ascendants dans les orages et rendant la grêle plus probable. L'une des régions les plus courantes pour la grosse grêle est le nord de l'Inde montagneuse, qui a enregistré l'un des nombres de décès liés à la grêle les plus élevés jamais enregistrés en 1888. La Chine connaît également d'importantes tempêtes de grêle. Dans toute l'Europe, la Croatie connaît de fréquents épisodes de grêle.

En Amérique du Nord, la grêle est plus courante dans la région où se rencontrent le Colorado , le Nebraska et le Wyoming , connue sous le nom de "Hail Alley". La grêle dans cette région se produit entre les mois de mars et d'octobre pendant les heures de l'après-midi et du soir, avec la majeure partie des événements de mai à septembre. Cheyenne, dans le Wyoming, est la ville d'Amérique du Nord la plus sujette à la grêle avec une moyenne de neuf à dix tempêtes de grêle par saison. En Amérique du Sud, les zones sujettes à la grêle sont des villes comme Bogotá, en Colombie.

La grêle peut causer de graves dommages, notamment aux automobiles , aux avions, aux lucarnes, aux structures à toit de verre, au bétail et, le plus souvent, aux récoltes des agriculteurs . La grêle est l'un des risques d'orage les plus importants pour les aéronefs. Lorsque les grêlons dépassent 13 millimètres (0,5 po) de diamètre, les avions peuvent être gravement endommagés en quelques secondes. Les grêlons qui s'accumulent au sol peuvent également être dangereux pour l'atterrissage des avions. Le blé, le maïs, le soja et le tabac sont les cultures les plus sensibles aux dommages causés par la grêle. La grêle est l'un des dangers les plus coûteux au Canada. Les tempêtes de grêle ont été la cause d'événements coûteux et mortels tout au long de l'histoire. L'un des premiers incidents enregistrés s'est produit vers le IXe siècle à Roopkund , dans l'Uttarakhand, en Inde. Le plus gros grêlon en termes de circonférence et de longueur maximale jamais enregistré aux États-Unis est tombé en 2003 à Aurora, Nebraska , États-Unis.

Tornades et trombes marines

En juin 2007, la ville d' Elie, au Manitoba, a été frappée par une tornade F5 .

Une tornade est une violente colonne d'air en rotation en contact à la fois avec la surface de la terre et un cumulonimbus (autrement appelé nuage orageux) ou, dans de rares cas, la base d'un cumulus . Les tornades sont de plusieurs tailles mais se présentent généralement sous la forme d'un entonnoir de condensation visible , dont l'extrémité étroite touche la terre et est souvent encerclée par un nuage de débris et de poussière . La plupart des tornades ont des vitesses de vent comprises entre 40 et 110 mph (64 et 177 km/h), mesurent environ 75 mètres (246 pieds) de diamètre et parcourent plusieurs kilomètres (quelques miles) avant de se dissiper. Certains atteignent des vitesses de vent de plus de 300 mph (480 km/h), s'étendent sur plus de 1 600 mètres (1 mi) et restent au sol sur plus de 100 kilomètres (des dizaines de miles).

L' échelle Fujita et l' échelle Fujita améliorée évaluent les tornades en fonction des dommages causés. Une tornade EF0, la catégorie la plus faible, endommage les arbres mais ne cause pas de dommages importants aux structures. Une tornade EF5, la catégorie la plus puissante, arrache les bâtiments de leurs fondations et peut déformer de grands gratte-ciel. L' échelle TORRO similaire va d'un T0 pour les tornades extrêmement faibles à T11 pour les tornades connues les plus puissantes. Les données radar Doppler , la photogrammétrie et les motifs de tourbillon au sol (marques cycloïdales) peuvent également être analysés pour déterminer l'intensité et attribuer une note.

Formation de nombreuses trombes marines dans la région des Grands Lacs . (Amérique du Nord)


Les trombes marines ont des caractéristiques similaires à celles des tornades, caractérisées par un courant de vent en forme d'entonnoir en spirale qui se forme au-dessus des plans d'eau, se connectant à de gros cumulonimbus. Les trombes marines sont généralement classées comme des formes de tornades, ou plus précisément, des tornades non supercellulaires qui se développent sur de grandes étendues d'eau. Ces colonnes d'air en spirale se développent fréquemment dans les zones tropicales proches de l' équateur , mais sont moins fréquentes dans les zones de haute latitude .

Crue subite

Une crue soudaine causée par un orage violent

La crue éclair est le processus par lequel un paysage, notamment un environnement urbain, est soumis à des crues rapides. Ces crues rapides se produisent plus rapidement et sont plus localisées que les crues fluviales saisonnières ou les crues de surface et sont fréquemment (mais pas toujours) associées à des précipitations intenses. Les crues soudaines peuvent se produire fréquemment lors d'orages lents et sont généralement causées par les fortes précipitations liquides qui les accompagnent. Les crues éclair sont plus courantes dans les environnements urbains densément peuplés, où peu de plantes et de plans d'eau sont présents pour absorber et contenir l'eau supplémentaire. Les crues soudaines peuvent être dangereuses pour les petites infrastructures, telles que les ponts et les bâtiments mal construits. Les plantes et les cultures dans les zones agricoles peuvent être détruites et dévastées par la force de l'eau déchaînée. Les automobiles garées dans les zones touchées peuvent également être déplacées. L' érosion des sols peut également se produire, exposant ainsi des risques de phénomènes de glissement de terrain .

rafale descendante

Arbres déracinés ou déplacés par la force d'un vent descendant dans le nord-ouest du comté de Monroe, Wisconsin .

Les vents descendants peuvent produire de nombreux dangers pour les paysages qui subissent des orages. Les vents descendants sont généralement très puissants et sont souvent confondus avec les vitesses du vent produites par les tornades, en raison de la quantité concentrée de force exercée par leur caractéristique horizontale rectiligne. Les vents descendants peuvent être dangereux pour les infrastructures et les bâtiments instables, incomplets ou mal construits. Les cultures agricoles et d'autres plantes dans les environnements voisins peuvent être déracinées et endommagées. Les avions en train de décoller ou d'atterrir peuvent s'écraser. Les automobiles peuvent être déplacées par la force exercée par les vents descendants. Les vents descendants se forment généralement dans les zones où les systèmes d'air à haute pression des courants descendants commencent à couler et à déplacer les masses d'air en dessous, en raison de leur densité plus élevée. Lorsque ces courants descendants atteignent la surface, ils se propagent et se transforment en vents destructeurs horizontaux rectilignes.

Asthme orageux

L'asthme orageux est le déclenchement d'une crise d'asthme par des conditions environnementales directement causées par un orage local. Lors d'un orage, les grains de pollen peuvent absorber l'humidité, puis éclater en fragments beaucoup plus petits, ces fragments étant facilement dispersés par le vent. Alors que les gros grains de pollen sont généralement filtrés par les poils du nez, les plus petits fragments de pollen sont capables de traverser et d'entrer dans les poumons, déclenchant la crise d'asthme.

Précautions de sécurité

La plupart des orages vont et viennent sans incident; cependant, tout orage peut devenir violent , et tous les orages, par définition, présentent un danger de foudre . La préparation et la sécurité en cas d'orage font référence à la prise de mesures avant, pendant et après un orage pour minimiser les blessures et les dommages.

Préparation

La préparation fait référence aux précautions à prendre avant un orage. Une certaine préparation prend la forme d'une préparation générale (un orage pouvant survenir à tout moment de la journée ou de l'année). La préparation d'un plan d'urgence familial, par exemple, peut faire gagner un temps précieux si une tempête survient rapidement et de manière inattendue. Préparer la maison en enlevant les branches et les arbres morts ou pourris, qui peuvent être renversés par des vents violents, peut également réduire considérablement le risque de dommages matériels et de blessures.

Le National Weather Service (NWS) aux États-Unis recommande plusieurs précautions que les gens devraient prendre si des orages sont susceptibles de se produire :

  • Connaissez les noms des comtés, des villes et des villages locaux, car c'est ainsi que les avertissements sont décrits.
  • Surveillez les prévisions et les conditions météorologiques et sachez si des orages sont probables dans la région.
  • Soyez attentif aux signes naturels de l'approche d'un orage.
  • Annulez ou reprogrammez les événements en plein air (pour éviter d'être pris à l'extérieur en cas d'orage).
  • Agissez tôt pour avoir le temps de vous rendre dans un endroit sûr.
  • Entrez à l'intérieur d'un bâtiment important ou d'un véhicule métallique à toit rigide avant que le temps menaçant n'arrive.
  • Si vous entendez le tonnerre , rendez -vous immédiatement en lieu sûr.
  • Évitez les zones ouvertes comme les collines, les champs et les plages, et ne vous approchez pas des objets les plus hauts d'une zone lorsque des orages se produisent.
  • Ne vous abritez pas sous des arbres hauts ou isolés pendant les orages.
  • Si vous êtes dans les bois, mettez le plus de distance possible entre vous et les arbres pendant les orages.
  • Si vous êtes en groupe, répartissez-vous pour augmenter les chances de survivants qui pourraient venir en aide aux victimes d'un coup de foudre .

Sécurité

Alors que la sécurité et la préparation se chevauchent souvent, la « sécurité en cas d'orage » fait généralement référence à ce que les gens doivent faire pendant et après une tempête. La Croix-Rouge américaine recommande aux gens de suivre ces précautions si une tempête est imminente ou en cours :

  • Agissez immédiatement après avoir entendu le tonnerre. Toute personne assez proche de l'orage pour entendre le tonnerre peut être frappée par la foudre.
  • Évitez les appareils électriques, y compris les téléphones filaires. Les téléphones sans fil et sans fil peuvent être utilisés en toute sécurité pendant un orage.
  • Fermez et éloignez-vous des fenêtres et des portes, car le verre peut devenir un grave danger par vent fort.
  • Ne pas prendre de bain ou de douche, car la plomberie conduit l'électricité.
  • Si vous conduisez, quittez la chaussée en toute sécurité, allumez les feux de détresse et garez-vous. Restez dans le véhicule et évitez de toucher le métal.

Le NWS a cessé de recommander le "coup de foudre" en 2008, car il n'offre pas un niveau de protection significatif et ne réduira pas considérablement le risque d'être tué ou blessé par la foudre à proximité.

Orage près de Cuero, Texas

Occurrences fréquentes

Les orages se produisent dans le monde entier, même dans les régions polaires, avec la plus grande fréquence dans les zones de forêt tropicale humide , où ils peuvent se produire presque quotidiennement. À tout moment, environ 2 000 orages se produisent sur Terre. Kampala et Tororo en Ouganda ont chacun été mentionnés comme les endroits les plus tonitruants de la Terre, une revendication également faite pour Singapour et Bogor sur l'île indonésienne de Java . D'autres villes connues pour l'activité fréquente des tempêtes incluent Darwin , Caracas, Manille et Mumbai . Les orages sont associés aux différentes saisons de mousson dans le monde et ils peuplent les bandes de pluie des cyclones tropicaux . Dans les régions tempérées, elles sont plus fréquentes au printemps et en été, bien qu'elles puissent se produire le long ou en amont des fronts froids à tout moment de l'année. Ils peuvent également se produire dans une masse d'air plus froide à la suite du passage d'un front froid sur une masse d'eau relativement plus chaude. Les orages sont rares dans les régions polaires en raison des températures de surface froides.

Certains des orages les plus puissants au-dessus des États-Unis se produisent dans le Midwest et les États du Sud . Ces tempêtes peuvent produire de la grosse grêle et de puissantes tornades. Les orages sont relativement rares le long d'une grande partie de la côte ouest des États-Unis , mais ils se produisent plus fréquemment dans les régions intérieures, en particulier dans les vallées de Sacramento et de San Joaquin en Californie. Au printemps et en été, ils se produisent presque quotidiennement dans certaines régions des montagnes Rocheuses dans le cadre du régime de mousson nord-américain . Dans le nord - est , les tempêtes adoptent des caractéristiques et des schémas similaires à ceux du Midwest, mais avec moins de fréquence et de gravité. Au cours de l'été, des orages de masse d'air surviennent presque quotidiennement dans le centre et le sud de la Floride.

Énergie

Comment les orages lancent des faisceaux de particules dans l'espace

Si la quantité d'eau qui est condensée dans un nuage et ensuite précipitée d'un nuage est connue, alors l'énergie totale d'un orage peut être calculée. Dans un orage typique, environ 5 × 10 8 kg de vapeur d'eau sont soulevés et la quantité d'énergie libérée lorsque celle-ci se condense est de 10 15 joules . C'est du même ordre de grandeur de l'énergie libérée dans un cyclone tropical, et plus d'énergie que celle libérée lors de l'explosion de la bombe atomique à Hiroshima, au Japon en 1945 .

Les résultats du Fermi Gamma-ray Burst Monitor montrent que des rayons gamma et des particules d' antimatière ( positons ) peuvent être générés lors d'orages puissants. Il est suggéré que les positons d'antimatière se forment dans les flashs de rayons gamma terrestres (TGF). Les TGF sont de brèves rafales se produisant à l'intérieur d'orages et associées à la foudre. Les flux de positons et d'électrons entrent en collision plus haut dans l'atmosphère pour générer plus de rayons gamma. Environ 500 TGF peuvent se produire chaque jour dans le monde, mais pour la plupart, ils ne sont pas détectés.

Études

À une époque plus contemporaine, les orages ont pris le rôle d'une curiosité scientifique. Chaque printemps, des chasseurs de tempêtes se rendent dans les Grandes Plaines des États-Unis et dans les Prairies canadiennes pour explorer les aspects scientifiques des tempêtes et des tornades grâce à l'utilisation d'enregistrements vidéo. Les impulsions radio produites par les rayons cosmiques sont utilisées pour étudier comment les charges électriques se développent dans les orages. Des projets météorologiques plus organisés tels que VORTEX2 utilisent un ensemble de capteurs, tels que le Doppler sur roues , des véhicules équipés de stations météorologiques automatisées montées , des ballons météorologiques et des avions sans pilote pour enquêter sur les orages susceptibles de produire du temps violent. La foudre est détectée à distance à l'aide de capteurs qui détectent les éclairs nuage-sol avec une précision de détection de 95 % et à moins de 250 mètres (820 pieds) de leur point d'origine.

Mythologie et religion

Les orages ont fortement influencé de nombreuses civilisations anciennes. Les Grecs croyaient qu'ils étaient des batailles menées par Zeus , qui a lancé des éclairs forgés par Héphaïstos . Certains Indiens d' Amérique tribus orages associés à la Thunderbird , qui ils croyaient était un serviteur du Grand Esprit . Les Scandinaves considéraient que des orages se produisaient lorsque Thor allait combattre Jötnar , le tonnerre et la foudre étant l'effet de ses frappes avec le marteau Mjölnir . L'hindouisme reconnaît Indra comme le dieu de la pluie et des orages. La doctrine chrétienne admet que les violentes tempêtes sont l'œuvre de Dieu. Ces idées étaient encore dans le courant dominant jusqu'au XVIIIe siècle.

Martin Luther se promenait lorsqu'un orage a éclaté, l'amenant à prier Dieu d'être sauvé et à lui promettre de devenir moine.

En dehors de la Terre

Des orages, mis en évidence par des éclairs , sur Jupiter ont été détectés et sont associés à des nuages ​​où l'eau peut exister à la fois sous forme liquide et sous forme de glace, suggérant un mécanisme similaire à celui de la Terre. (L'eau est une molécule polaire qui peut porter une charge, elle est donc capable de créer la séparation de charge nécessaire pour produire la foudre). Ces décharges électriques peuvent être jusqu'à mille fois plus puissantes que la foudre sur Terre. Les nuages ​​d'eau peuvent former des orages entraînés par la chaleur montant de l'intérieur. Les nuages ​​de Vénus peuvent aussi être capables de produire des éclairs ; certaines observations suggèrent que le taux de foudre est au moins la moitié de celui sur Terre.

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

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  • Doswell CA, III, Baker DV, Liles CA (2002). « La reconnaissance des facteurs négatifs pour le potentiel de temps violent : une étude de cas ». Prévisions météo . 17 : 937-954. doi : 10.1175/1520-0434(2002)017<0937:ronmff>2.0.co;2 .CS1 maint : plusieurs noms : liste des auteurs ( lien )
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Liens externes