3. Toupie Cumuliforme
RÉCITS
3. Toupie Cumuliforme
3. Toupie Cumuliforme
Quelques altostratus m’empêchent de voir la progression du cumulonimbus pendant un certain temps, mais ils finissent par se dissiper, alors que le soleil se couche en embrasant de feu l’orage. Pourtant, c’est près de l’horizon que mon attention va se focaliser, avec l’apparition d’une toupie nuageuse cumuliforme.
1. Ciel Rose
Mais avant cela je profite du spectacle lumineux qui s’offre à moi. L’orage a bien évolué et nous voyons donc ce qu’est devenu cette enclume, environ une demi plus tard. Une jolie coiffe.
On peut voir également derrière, l’enclume d’une autre cellule orageuse. Probablement aussi que d’autres encore se trouvent derrière. L’énorme capillatus incus au premier plan est donc le premier cumulonimbus de cette ligne orageuse. Le plus actif aussi au niveau de la convection.
Le moment de la journée où la tranche d’atmosphère contenant les nuages s’illumine de rose ou d’orange flamboyant ne dure jamais très longtemps, mais à vivre on ne se rend pas toujours compte de la durée du moment.
Seulement 2 minutes plus tard, grâce sans doute à un nouveau jeux d’ombre, de lumière et d’angle du soleil sur les altostratus à mi-étage, le cumulonimbus commence à montrer déjà des couleurs flamboyantes au niveau de l’enclume. La couleur rose dominante commence à illuminer le nuage en champignon improbable.
2. Une Toupie Nuageuse
Juste avant que le soleil ne passe derrière l’horizon, le cumulonimbus s’illumine d’un orange très vif, permettant même de mieux apercevoir la zone situé au sol et beaucoup plus près de l’orage.
Le dégagement d’une bande d’altostratus parasite, me laisse enfin apercevoir une très curieuse formation située près du sol ressemblant à une toupie.
En changeant certains paramètres et en zoomant, on peut presque mieux apercevoir cet OMNI (Objet Météorologique Non Identifié). L’extrémité de la toupie semble évoluer très rapidement.
Sur le moment, j’ai l’impression d’avoir à faire à une tornade ou bien un nuage-mur rotatif capable pourquoi pas d’en former une. J’évalue la pointe de cette toupie à l’époque entre 100 et 500 mètres maximum de largeur, et situé approximativement à 15-30 km de ma position. Elle est en fait probablement plus loin.
La photos suivante montre à la fois le cumulonimbus dans son ensemble et son étrange toupie cumuliforme.
3. Séquence Animée de la Toupie
A l’époque je n’ai, ni la technique, ni le matériel nécessaire (trépied), pour réaliser de belles animations, c’est en effet ma toute première chasse sérieuse, mais j’ai tenté quand même de réaliser quelque-chose :
Le film retrace les événements entre 21h38 et 21h49 et montre l’évolution de cette toupie cumuliforme :
L’animation gif suivante est de meilleure qualité, mais montre seulement l’évolution de la toupie entre 21h38 et 21h40.
4. Analyse des Animations
Le film est centré sur le vortex. Le but est de se rendre compte s’il y avait rotation de la base ou non. Il semble que sur les bords de la toupie nuageuse, une rotation a belle et bien lieu.
Le GIF est construit sur un point fixe de l’horizon et montre son déplacement réel. Cette séquence n’ayant lieu que pendant 2 minutes, on s’aperçoit que la toupie se déplace très vite. La même rotation est presque visible si on regarde bien.
5. Autres Observations
Christophe Asselin, autre chasseur d’orage, parcourait justement la région ce jour là entre Angers et Tours. Il témoigne d’une ligne de cumulus congestus très compacte et très longue qui part en arrière du cumulonimbus. La toupie cumuliforme que j’ai photographié constitue ainsi le bout de cette ligne de cumulus congestus repéré par Chris.
Il n’y a aucun témoignage de tornade dans la région ce jour là, en revanche bien qu’aucune autre photographie ne confirme ce que j’ai vu, certains observateurs mentionnent « des abaissements du plafond nuageux hors du commun, rasant presque le sol entre Angers et Tours ».
6. Analyse de la Toupie
Pendant l’année 2005, des débats ont eu lieu sur cet épisode orageux, notamment au Fryzeur.
Le bilan pour l’analyse de la toupie est le suivant (certains éléments pouvant se superposer) :
- Multicellulaire Rétrograde : oui
- Supercellule : presque (à l’extrémité de la ligne de convergence [C–>B] et de la ligne de grain [A–>B])
- Mésocyclone : probablement oui (mais partiellement)
- Flanking-line : cela ressemble (nuage-toupie, et à l’arrière sa longue ligne cumuliforme).
- Abaissement Local du Seuil de Condensation : sans aucun doute
- Stratus Fractus : possibilité
- Scud-Cloud : possibilité
- Nuage-Mur (wall cloud) : sans doute
- Nuage-Mur Rotatif : peut-être
- Tuba (funnel cloud) : difficile à dire
- Tornade : probablement non.
7. Explication Détaillée et Hypothèse
Le mot « toupie » a bien sûr été inventé car c’est le premier mot qui m’est venu à l’esprit en voyant la forme de cette chose. Analysons tout ça plus en détail.
La bande d’instabilité située derrière l’orage (de C vers B et de A vers B) se termine en pointe sur un point de condensation très bas (B). La rotation a sans doute lieu par des cisaillements, provoqués par le positionnement de la cellule orageuse en fond de Talweg et lui donnant ce mouvement rétrograde en direction de la ligne de convergence. On assiste donc à la rencontre entre le point de naissance des nouvelles protubérances cellulaires rétrograde (A vers B) avec le mouvement du talweg provoquant un rapide basculement des vents entre l’arrière (C) et l’avant (B).
L’air chaud situé à l’avant (A), rencontre l’air froid postérieur délimité par cette immense ligne de congestus (C), au centre d’un nœud (B). Ce qu’il faut bien visualiser dans l’espace avec ce schéma, c’est que la bande d’afflux C a plutôt une orientation Nord (1) – Sud (3), alors que la grappe orageuse A est face à moi avec une orientation plutôt Ouest (3) – Est (6). La zone C, constitué d’une longue ligne cumuliforme de plusieurs dizaines de kilomètres ainsi pivote en fait comme le ferait un pseudo-front froid, autour du nœud B, zone d’ascendance principale.
On retrouve ainsi un peu le schéma des orages supercellulaires, mais l’échelle et la dynamique générale n’est pas du tout la même, puisque nous sommes dans le domaine cette fois-ci, des orages multicellulaires. Seul la cellule B, comporte véritablement le plus ce comportement supercellulaire, mais c’est une mayonnaise qui reste généralement bien instable dans la durée. On le voit sur une des animations aussi, la zone C et B se déplace plus vite vers le Sud (à droite) que l’énorme cumulonimbus principale derrière, plutôt lui gagné par les courants froids descendants (= pluie). Je ne sais pas si c’est dû à l’angle de vue ou qu’une impression, mais il m’a semblé même que la cellule B se déplaçait pendant un moment autour de ce cumulonimbus principal (6 et après).
Ce nœud B, où l’air froid et l’air chaud se rencontrent activement est matérialisé par l’abaissement méso-cyclonique du seuil de condensation (durée estimé : environ une demi-heure), jusqu’à, pourquoi pas, former, légèrement sur le coté de l’orage, à l’endroit où l’ascendance et le cisaillement sont le plus fort, un possible nuage-mur rotatif, qui aurait put former une tornade, mais dans ces conditions la tornade reste un évènement fort rare, particulièrement au sein d’un mésocyclone issu d’un multicellulaire. Ils sont en effet plus complexes et d’autres forces viennent contrebalancer le cisaillement favorable à la rotation partielle d’une cellule, parmi d’autres, de l’orage. La formation d’une tornade (de type A) nécessite un mésocyclone profond et persistant généralement, c’est pourquoi les supercellules y sont plus disposés, mais la formation de tornade, même mésocycloniques (de Type A) peuvent rester possibles au sein des systèmes orageux multicellulaires, c’est donc une piste à ne surtout pas écarter. C’est l’objet de ce dossier.
Ce cocktail chaud-froid fut assez explosif nous l’avons vu tout l’après-midi pour engendrer à cet endroit précisément du système orageux toute une chaine de cumulonimbus. Après 22h, ce cumulus congestus en train de tourner sur lui-même (3), possède le potentiel pour créer un nouvel orage, mais il commence a être gagné par l’air froid postérieur (1 à 3), coupant le moteur thermique a ascendance du reste des cellules plus mûrs (4 à 6) de cet orage.
Je pense aujourd’hui que le scénario le plus loin où nous pouvons aller de façon objective, ça serait d’appeler cela un nuage-mur (wall cloud) rotatif (B), je ne m’aventurerais pas plus loin (tuba-tornade), ce qui induit donc une mésocyclonité (même partielle) de la structure orageuse (3). On peut presque parler en raison de la taille gigantesque de ce vaste système orageux de presque-supercellules, issus d’une ligne orageuse à protubérance multicellulaire rétrograde (la cellule 1 étant la plus jeune, devenant ensuite la cellule 3, qui deviendra plus tard elle-même la cellule 6) se formant au creux d’une ligne de convergence (talweg). Perpendiculairement, cet orage se déplace dans le flux, de l’arrière (invisible sur mes photos) jusque vers l’avant (A) donnant à cette grappe orageuse (Multicell Cluster) un déplacement en crabe en direction du flux (squall line). Ainsi, une probable ligne de rafale (matérialisée peut-être par un arcus nuageux) se trouve sur cette bordure-avant (4 – 5 – 6), mais beaucoup trop éloigné de moi pour le photographier (A).
L’argument principal qui me fait dire que ce n’est pas une tornade concerne la distance du phénomène. En effet j’ai cru sur le moment que celui-ci se trouvait surement entre 15 et 30 km, ce qui sous-entendait que sa forme aurait put correspondre à la taille d’une tornade. Mais après recoupement de données, il s’avère que cela se soit passé à plus de 40 voir 60 km de chez moi. Il ne peut donc s’agir d’une tornade, car sa grosseur ne serait alors sans doute pas passé aussi inaperçu. Cela correspond cependant à la taille d’un nuage mur (plusieurs centaines de mètres), par rapport au reste de l’orage.
D’où la nécessité d’avoir pris à la fois l’enclume et le nuage-mur sur la même photo pour se rendre compte de l’échelle –> Je dis ça surtout en pensant à mes autres amis chasseurs d’orages qui liraient ces quelques lignes, car ça nous arrive souvent de commenter des pseudos-tubas ou « simple lambeau de nuage » et parfois, l’absence de données photographiques pertinentes, laisse tomber un léger doute sur une analyse possible…
Cette cellule, se trouvait de plus en direction du Sud-Est de ma position, c’est à dire dans le prolongement de la Loire qui fait un coude à cet endroit entre Angers et Saumur. Mais c’est la rive Sud de la Loire qui semble la plus approprié, car ses flancs sont légèrement surélevés en hauteur et peut être que les reliefs ont joué pour me faire croire que ceci rasait la campagne. Toujours est-il qu’il est probable que cet abaissement rotatif du seuil de condensation se trouvait à quelques kilomètres à l’Est ou au Sud de Saumur ou dans la région alentour, soit à environ 50 kilomètres de chez moi.
8. Analyse Satellite
L’animation en couleur Infra-Rouge (IR), prise par le satellite Météosat montre :
- Que le flux général était O-N-O, ce qui est une configuration assez rare pour donner de l’orage.
- Qu’avant 13h (11h UTC), aucune cellule orageuse n’était encore développée et qu’avant cette heure, l’humidité sur le Nord de la France (en basse couche) était assez importante.
- Que grosso-modo, deux systèmes convectifs se sont développés successivement (comme le montre mon dossier) et que je me trouvais juste entre les deux.
Tout d’abord, on constate qu’un premier orage multicellulaire a commencé à se former dans la région de Rennes et a frôlé ma position, comme on l’a vu. Je me trouve même d’ailleurs sous son enclume. Pourtant, le gros de l’orage se trouve plus à l’Ouest.
Celui-ci a duré assez longtemps et laissera environ 19.6mm à St Avé dans le Morbihan (56), 29mm à Clisson et Nantes et même 31.2mm à Thouaré-sur-Loire dans le département de Loire Atlantique (44). Il laissera tout de même 11mm à la station Météo France, située à l’Ouest d’Angers mais seulement à peine 1mm à Trélazé (chez moi).
Peu après en direction de l’Est, un autre orage multicellulaire s’abat sur les Pays de Loire, mais comme le montre l’image satellite, il frôlera également ma position sans pour autant réussir à y arriver.
Cette cellule laissera 6.2mm sur Tours, 3mm au Mans, mais sans doute plus de 40mm dans un triangle Le Mans-Angers-Orléans et 31.2mm sur Poitiers. Il m’est hélas difficile de récupérer les données de précipitations avec les sources dont je dispose. Mais cela suffit pour se rendre compte, que cela a été tout de même de fortes pluies. Les observations démontrent que pluie et grêle furent mêlées avec des intensités parfois de l’ordre de 120mm / heure (Poitiers par ex).
A la lumière des images satellites, on repère très bien, que les cellules orageuses se développaient particulièrement sur leur partie Ouest, comme si elles se déplaçaient à contre-courant du flux général. On comprend mieux pourquoi la cellule Est semblait se rapprocher inexorablement de ma position, alors qu’elle aurait dû s’éloigner. Une régénération arrière le long d’une ligne de convergence en est donc bien la cause.
9. Activité Electrique
Au niveau de l’activité électrique, l’image suivante montre l’intensité de l’activité électrique (heure UTC).
On constate, que l’activité électrique fut assez forte de 16h jusqu’à 23h sur la vallée de la Loire, particulièrement en ce qui concerne la cellule Est. D’ailleurs, en regardant bien, Angers fut épargné (hélas pour les photos), mais le pic d’intensité se trouve juste à l’Est de ma position aux environs de 19h, avec plus de 100 coups de foudres répertoriés à l’heure.
10 Analyse Synoptique
Tout d’abord, il faut savoir que cet épisode orageux n’a pas été prévu longtemps à l’avance. En effet, un temps de bruine assez maussade était prévu pour ce 06 juin, avec une amélioration dans l’après-midi et rien n’indiquait un épisode si virulent dans le Centre Ouest, mais quelques prévisionnistes amateurs avaient vus juste.
L’animation des champs de pressions de 12h le 06 juin jusqu’à 3h le 07 juin, montre :
- Que la situation générale était plutôt anticyclonique avec une pression au sol proche de 1022 hpa sur Angers pendant le moment orageux.
- Que nous étions en présence d’un champ de pression assez mou, c’est à dire avec un gradient de pression assez faible.
Nous étions donc typiquement dans une situation de marais barométrique. Cela ne suffit pas à expliquer l’orage, mais permet de comprendre pourquoi, même si les valeurs de pressions étaient élevées, cela n’a pas joué en défaveur de l’orage.
Regardons la carte des vents et des températures au sol :
Des températures assez moyennes de l’ordre de 20°C. Rien d’extraordinaire donc. La disposition des vents est par contre plus intéressante. On passe d’un vent de Nord-Est à Nord Ouest puis presque Ouest au niveau de la Loire.
Cela impose une petite rotation cyclonique des vents sur l’ensemble de la zone concerné. On peut apparenter cela à un cisaillement horizontal des vents. Il y a donc une certaine convergence des vents au sol qui favorise les ascendances. C’est au creux de cette fameuse ligne de convergence multicellulaire orageuse, que se fabriquait par protubérances multiples de nouvelles cellules les unes à la suite des autres.
Regardons maintenant les températures à moyenne altitude (Isohypse de 850hpa). Notez que cette carte concerne le 06 juin 2005 à 00h UTC, donc quelques heures avant les orages :
On voit qu’un petit talweg d’air moyennement froid se trouve sur la France. Ne nous attardons pas sur celui-là, car il va s’évacuer vers l’Est. En revanche un autre talweg d’air moyennement froid, un peu plus prononcé, se prolonge de l’Ecosse jusqu’au Sud-Ouest de l’Irlande et va bientôt concerner la France. Un talweg d’air froid est très intéressant pour la formation d’orage car induit un dynamisme d’altitude.
Regardons la même chose plus loin en altitude (Isohypse de 500hpa). Sont notés également les pressions au sol :
C’est à peine visible, mais de l’Est de l’Ecosse jusqu’au Sud Ouest de l’Irlande un léger enfoncement d’air froid d’altitude se fait ressentir (talweg), alors qu’au sol, les pressions sont juste entre deux anticyclones. Ce n’est pas un talweg bien marqué, mais cela suffit pour créer une instabilité, surtout qu’à cet endroit, les pressions de surfaces au sol sont très molles. Le “T” situé sur l’Irlande renseigne d’ailleurs sur la présence d’une petite dépression en formation.
Il y a concordance entre phénomène de surface et d’altitude au niveau de l’Irlande. Il faut les deux ingrédients. Et ceci va bientôt concerner la France. En effet, les cartes sont celles de minuit le 06 juin. L’autre petit talweg repéré en moyenne altitude (isohypse 850hpa) ne se retrouve cette fois pas en haute-altitude. Il n’y avait d’ailleurs pas d’instabilité à cet endroit là ce jour là.
Regardons maintenant les températures en altitude à 15h, le 06 juin (Isohypse 500hpa) :
Aucun doute cette fois et c’est très flagrant. Le talweg se trouve maintenant du Nord de la France jusqu’à la pointe Bretagne et pourrait presque s’isoler en goutte froide. Ce talweg est matérialisé par les lignes noires formant une sorte de creux. La goutte froide est matérialisé par les températures -18 à -20°C (Vert clair) sur tout le Centre-Ouest de la France.
Si vous avez encore un doute sur la présence de ce talweg, regardez la première animation des champs de pressions. Repérez les lignes pointillées rouges. Ce sont des lignes matérialisant le Géopotentiel en altitude (l’équivalent de la pression en altitude). Ces lignes ne sont pas mises à jour régulièrement dans l’animation, mais on repère trois positions. D’abord rectiligne, puis formant une courbe. La courbe représente le talweg d’altitude.
Enfin le coup de grâce. Regardons la vitesse des vents en altitude :
Une forte accélération des vents est positionnée sur le Sud Loire. Cela matérialise un fort jet-stream placé en bordure sud de la zone concernée par les orages. Habituellement on regarde les zones de sortie gauche ou d’entrée droite de jet pour repérer les zones de convergence propice aux orages. Or nos orages ne se sont pas formés dans ces zones. Le Centre-Ouest serait presque plutôt en entrée gauche du jet Sud et en sortie droite du jet Nord (situé sur le bénélux). Il faut savoir que cette règle entre-droite / sortie gauche ne fonctionne en fait pas toujours car elle est une conséquence plutôt qu’une cause.
Car ici, c’est justement cette zone calme entre les 2 jets qui correspond à la zone du talweg. On peut supposer donc que c’est l’emplacement précis d’une anomalie de tropopause en interaction entre les deux jets et c’est bien cette anomalie de tropopause qui est la cause d’un forçage ascendant en altitude propice à la formation d’orage. Cette zone est donc fortement diffluente en altitude
Ce dynamisme d’altitude explique surtout pourquoi l’instabilité jusqu’à la tropopause était possible dans la région ce jour là. Il manque cependant les valeurs d’un hodographe (mesure du cisaillement du vent) ou celles de la CAPE pour confirmer tout cela, mais en 2005, nous ne disposons pas de tous les outils météos sur Internet pour faire des analyses complexes.
Conclusion
On le voit, la prévision d’orages n’était pas évidente, car la convection était cette fois-ci fortement dépendante de la dynamique générale de l’atmosphère.
De plus, la superposition d’un air très humide en basse couche, surmontée d’un air sec en moyenne altitude a permis aux orages de bien se développer. Au dessus, nous avions à nouveau un air humide avec un sommet de tropopause assez bas (de l’ordre de 9000 m), permettant aux orages de vite monter au-delà de cette limite (toit pénétrant).
Le talweg en question était donc surmonté d’une anomalie de tropopause possédant un noyau de forte vorticité potentielle, arrivant dans un flux d’O-N-O, ce qui a fortement favoriser les mouvements ascendants.
Une ascendance remarquable capable d’engendrer un véritable orage à protubérance multicellulaire parfaitement bien organisé en plusieurs cellules hiérarchisées et en escalier. L’ensemble forme une grappe puis une ligne le long de la rive nord de la Loire (Est –> Ouest) et le long d’une ligne de convergence en creux de talweg.
Mais le flux d’altitude plus rapide en raison d’une anomalie dynamique provoque le déplacement de la ligne orageuse de façon perpendiculaire à sa ligne de formation. Les cellules sont ainsi poussées sur le coté de la grappe, et plus rapidement encore, dès lors qu’une enclume se forme. Ici les cellules les plus mûrs surtout (à l’arrière de la ligne de convergence) sont poussées en direction du flux général d’altitude (Nord –> Sud). On appelle cela généralement une ligne de grain, mais ici la ligne de grain n’est pas parfaite et se déplace un peu en biais, en raison des vents contraires au niveau du talweg.
C’est à l’extrémité de cette ligne, alors que la nuit tombait presque seulement et que la convection de fin d’après-midi était donc encore assez chaude, que j’ai aperçu cette curieuse formation en toupie.
Je pense que ce basculement des vents provoqua finalement sur ce fameux congestus en toupie, un cisaillement de la ligne orageuse entre sa partie jeune (chaude-ascendante) et plus ancienne (froide-descendante). Cet orage multicellulaire dont l’une des cellules était presque-supercellulaire, avait ainsi “presque” tout le potentiel pour engendrer un mésocyclone éphémère.
Je rappellerais également des cas analogues de génération supercellulaire à partir de multicellulaire, parfois observées sur de simples lignes de grains comme ce 06 juin 2005 (quoiqu’ici je préfère parler de mésocyclone plutôt, ainsi que de ligne de convergence, plus fidèle à la réalité), mais des cas analogues existent aussi et plus connus surtout, avec les formations supercellulaires observés sur des lignes de grains en “arc”, en “vague” (lewp) ou avec les très rares “derecho”.
Enfin pour conclure, je rajoute que le but de ce dossier n’est pas de prouver que ce 06 juin 2005, il y a bien eu mésocyclone ou supercellule, car j’avoue bien humblement que je ne le saurais jamais vraiment tout à fait et compte tenu de mes moyens. Ce dossier a pour but seulement d’étudier cette possibilité et cette question (mais à partir de critères objectifs), ainsi que d’analyser ce type d’orage, ce 06 juin 2005.
Récit écrit en septembre 2005
Dernière mise à jour en septembre 2021
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