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Aux origines de la puissance de la tempête Ciarán

MétéoSuisse-Blog | 02 novembre 2023
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Ce jeudi matin, la dépression "Ciarán" se trouvait au sud de l'Angleterre avec une pression en son centre inférieure à 955 hPa, valeur plutôt typique des tempêtes hivernales. Sur son flanc sud, des rafales de plus de 150 km/h se sont abattues sur le nord-ouest de la France et autour de la Manche. La Suisse a également ressenti les effets de "Ciarán", dans une forme atténuée. Comment cette dépression a-t-elle pu devenir aussi puissante en si peu de temps ? Quelques éléments de réponse dans les paragraphes qui suivent. Accrochez-vous, ça décoiffe…

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Rafales à plus de 150 km/h

Comme présenté dans notre blog du 31 octobre, la dépression tempétueuse Ciarán a frappé le nord-ouest de la France et les régions autour de la Manche dans la nuit du 1er au 2 novembre. En de nombreuses régions, des rafales de l’ordre de 150 km/h ont été mesurées. Certaines stations de mesure ont battu leur record de vent, par exemple à Brest avec 156 km/h. Dans certains endroits exposés de la côte bretonne comme la Pointe du Raz, des rafales à plus de 200 km/h ont été relevées. L'évolution explosive vers une dépression cyclonique a généralement été bien anticipée par les modèles de prévision, surtout quelques jours à l'avance.

Pression atmosphérique exceptionnellement basse

Selon les modèles de prévision et les analyses au sol, la pression au cœur de la dépression cyclonique était inférieure à 955 hPa jeudi matin. Même pour les régions du nord-ouest de l'Europe habituées aux basses pressions, il s'agit d'une pression atmosphérique exceptionnellement basse, surtout pour un début novembre si précoce dans la saison des tempêtes. L'écart par rapport à la pression atmosphérique habituelle est par conséquent important, comme le montre la carte d’anomalie par rapport à la pression moyenne saisonnière ci-dessous.

Chute rapide de la pression atmosphérique

En l'espace d'une journée seulement, la pression atmosphérique au centre de Ciarán a chuté d'environ 990 hPa à moins de 960 hPa. Cette chute rapide de la pression atmosphérique est très étroitement liée à la dynamique du jet stream, ces vents forts en altitude qui déterminent la majorité changements de temps dans nos régions. Lorsqu’ils sont particulièrement rapides comme dans le cas de Ciarán, avec des vents soufflant à plus de 300 km/h au cœur du jet stream, ils favorisent une évolution des dépressions en véritables tempêtes. Pour le comprendre, faisons un pas de plus dans les schémas conceptuels de la formation des perturbations...

Géostrophique et agéostrophique

Dans un blog précédent de nos collègues de Zürich (en allemand), la notion de vent géostrophique a été abordée. Dans le cas de l'équilibre géostrophique, les flux dans l'atmosphère sont parfaitement équilibrés. En d'autres termes, il ne s'y passe pas grand-chose, et surtout pas d’un point météorologique. Cette description est physiquement simple mais inadaptée aux situations météorologiques très dynamiques.

C'est alors qu'entrent en jeu les composantes dites agéostrophiques du vent, qui elles sont responsables des processus météorologiques dynamiques qui guident les changements de temps à nos latitudes moyennes, comme l'alternance de zones de haute et de basse pression, les modifications du champ de pression à différentes altitudes, le renforcement et l'affaiblissement des systèmes frontaux, les mouvements verticaux de l'air qui y sont liés, et ainsi de suite...

Agéostrophie dans la zone d'un jet stream

Même dans la zone d'un jet stream dans la haute troposphère (entre 8 et 12 km d’altitude), le courant est loin d'être équilibré, bien au contraire. C'est surtout sur les bords d'un maximum de jet stream (jet streak) que le courant est fortement déséquilibré. Une circulation transversale géostrophique (dans une autre direction que la direction ouest-est du jet-stream) tente alors de rééquilibrer ces inégalités. Mais cela n'est pas sans conséquences.

Si l'on considère un jet-stream idéalisé dans la direction ouest-est, on constate qu'à l'entrée d'un maximum de jet-stream (jetstreak), il y a un courant agéostrophique orienté vers le nord, alors qu'à la sortie, il y a un courant agéostrophique orienté vers le sud. Avec cette composante du vent, l'air est, de manière imagée, repoussé à la sortie gauche du jet et transporté en direction de la sortie droite du jet (flèches sur la figure ci-dessus). En d'autres termes, l'air s'écarte dans la sortie gauche du jet, créant localement une zone de divergence en altitude. En conséquence, de l'air est donc soulevé dans la colonne d'air verticale vers la haute troposphère et il y a une perte de masse. Comme la pression atmosphérique que nous mesurons au niveau de la mer n'est rien d'autre que le poids de la colonne d'air située au-dessus, la pression atmosphérique au sol diminue alors. Comme la vitesse du vent au niveau du jet est élevée et que les courants géostrophiques le sont aussi, une grande quantité d'air est évacuée de la colonne d'air et la pression atmosphérique chute rapidement sous l'effet d'un fort jet-streak.

La divergence à la sortie du jet gauche n'est pas sans conséquences. Comme le temps se déroule en trois dimensions, des mouvements d'air ascendants et des processus de soulèvement à grande échelle se produisent en dessous de la divergence pour compenser. Ils sont en grande partie responsables du temps nuageux et instable dans les régions affectées par des systèmes de basse pressions (dépressions). Enfin, les mouvements ascendants au sol entraînent quant à eux un afflux d'air environnant, générant alors une convergence de l'air près du sol dans la zone de basse pression. La convergence près du sol (plus faible) permet certes de remplacer une partie de la masse d'air évacuée en haut. Mais comme la divergence (nettement plus forte) et la perte de masse au niveau du jet l'emportent, il reste au bilan une perte de masse et la pression atmosphérique au sol baisse.

Décisive, la sortie gauche du jet

Après ces explications, vous voyez clairement que le temps se déroule en trois dimensions et que les développements dépressionnaires explosifs comme Ciarán sont en grande partie gouvernés par les branches de jet stream en altitude. A l'entrée du jet, les courants agéostrophiques se mettent en place de la même façon, mais en sens inverse. Néanmoins, les processus sont les plus efficaces à la sortie gauche du jet décrite précédemment. Si une zone de basse pression encore jeune arrive sous la sortie gauche d'un jet stream idéalement puissant, une chute massive de pression se produit et de ce phasage vertical se produisent des cyclogenèses rapides, voire de fortes tempêtes. C'est exactement ce qui s'est produit ces deux derniers jours avec Ciarán.

Impact moindre en Suisse

La tempête a été également ressentie en Suisse, sous une forme nettement atténuée. Après une incursion de foehn dans les vallées alpines (rafales maximales à 114 km/h à Meiringen), le front froid a progressé depuis l'ouest. Dans la zone de transition entre le foehn et le front froid, le radar des précipitations a montré une répartition des précipitations typique de cette situation météorologique : des précipitations déjà sur l’Ouest et au Sud encadrant un triangle de foehn encore sec à l'Est et dans le quart nord-est du pays. Jusqu'à vendredi, les précipitations se poursuivront, avec une baisse de la limite pluie-neige. La neige s’invitera en quantités généreuses à haute altitude dans les Alpes centrales et orientales, comme le montre notre prévision neige, de retour depuis le 1er novembre pour le plus grand plaisir des amateurs et amatrices de paysages de montagne enneigés.

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