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Orage du 24 juillet 2023 à La Chaux-de-Fonds : enquête sur le phénomène venteux dévastateur

MétéoSuisse-Blog | 22 avril 2024
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Le 24 juillet 2023, un violent orage s'est abattu sur la région de La Chaux-de-Fonds, causant d'importants dégâts et faisant une quarantaine de blessés et un mort. Dans les mois qui ont suivi, cet événement extrême a fait l'objet d'une analyse approfondie afin de caractériser les phénomènes venteux violents associés. Dans ce blog, nous vous livrons les résultats de cette enquête météorologique.

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Les investigations pour caractériser l’origine des phénomènes venteux violents associés à cet orage ont été réalisées à l’aide de nombreuses sources de données différentes, qui ne peuvent raisonnablement pas toutes être présentées dans un blog. Pour les plus curieux et curieuses d’entre vous, un rapport de travail encore plus détaillé est également disponible dans nos publications.

Les lignes qui suivent ciblent deux jeux de données qui ont été particulièrement précieux au fil de l’enquête :

  • D’une part, les données de nos radars météorologiques qui permettent d’observer les précipitations et les vents dans les orages ;

  • D’autre part, les photos aériennes fournies par le service de géomatique du canton de Neuchâtel (SITN) que nous remercions chaleureusement pour la mise à disposition de ces précieuses données.

Apports des données radar

Les radars météorologiques mesurent deux paramètres très intéressants lorsqu’on étudie les phénomènes convectifs :

  • Les intensités de précipitations, souvent fortes sous les orages en lien avec la présence de grêle et de pluies abondantes ;
  • Les vitesses radiales du vent, estimées grâce aux mouvements des hydrométéores (pluie, grêle, ...) ou particules solides en suspension (aérosols, insectes, ...) dans le flux qui sont considérés comme représentatifs des vents radiaux (horizontaux), c'est-à-dire des vents qui convergent vers le radar ou divergent du radar. Ainsi, ces vents peuvent également renseigner sur la présence de rotations dans les orages.

Pour des raisons de portée de détection radar (la visibilité du radar de la Dôle étant fortement péjorée en direction du nord-est du fait d’un ombrage par un autre radar), les données analysées proviennent du radar de la Plaine Morte situé en Valais.

Dans le cas d’un événement venteux comme celui de La Chaux-de-Fonds, ce sont les vitesses radiales qui nous intéressent particulièrement. La Figure 1 ci-dessous présente les vitesses radiales mesurées sur le faisceau de balayage le plus bas du radar de la Plaine soit environ 3000 m au-dessus de la Chaux-de-Fonds. Les couleurs indiquent si les vents convergent vers le radar (en rouge) ou bien au contraire s’ils s’éloignent/divergent (en bleu).

Ce couplet de vitesses radiales convergence-divergence met en évidence la présence d’une rotation à l’échelle de la cellule orageuse tout entière, qualifiée de « mésocyclone ». Si l’on agrandit l’image, on remarque un même couplet à plus fine échelle, indice potentiel d’un tourbillon de plus petite échelle, possiblement rattaché à une circulation tornadique se trouvant en dessous de cette altitude.

Malheureusement, non seulement la résolution des mesures radar est insuffisante (du fait de leur éloignement) pour détecter des tornades qui ont une largeur typique de l’ordre de la dizaine voire centaine de mètres, mais en plus ces vents sont ceux à une altitude de près de 4 km, alors que les tornades se forment plutôt proches du sol.

Ces données radar permettent donc de soupçonner la présence de rotations des vents à 2 échelles, mais pas de valider la présence d’une tornade, pourtant fortement suggérée par la violence d’une rafale mesurée à 217 km/h aux Eplatures et l’ampleur des dommages.

Une tornade est par nature un phénomène de très petite échelle, qui souvent passe entre les mailles de nos stations de mesure, ainsi qu’entre les mailles des observations radar. Aucune tornade n’a pu être visualisée au passage de l’orage car le rideau de précipitations était très dense et la base du nuage proche des crêtes du Jura. Pour aller plus loin dans l’enquête, nous avons donc dû recourir à d’autres jeux de données.

Etude des dégâts

Le passage de l’orage a provoqué des dégâts considérables, parfois extrêmement localisés. Dans ce cas, les phénomènes en cause passent entre les mailles des instruments de mesure, même des radars dont la résolution est limitée de par leur éloignement. De nombreux dégâts ont été observés côté français comme le montre la carte du tracé probable des fortes rafales avec indication de l’échelle d’intensité réalisée par Keraunos lors de leur analyse post-événement présentée sur la Figure 2 ci-dessous.

Nous nous concentrons désormais sur certaines des zones représentatives des conditions de vent rencontrées au passage de l’orage entre le Locle et La Chaux-de-Fonds. Ces secteurs ont été identifiés après un travail minutieux d’analyse de photos aériennes ciblant la direction et la géométrie de la couchée des arbres dans les secteurs endommagés. Deux grands axes de dégâts différenciés ont pu être mis en évidence, comme le montre la Figure 3 : côté ouest et sud de la ville, des dégâts linéaires plutôt typiques du passage d’une microrafale, tandis que sur le flanc nord du vallon on observe plutôt des dégâts convergents et désorganisés, faisant pencher plutôt pour une circulation tornadique.

Bordure ouest et sud de la ville

L’orientation des dégâts est sensiblement différente sur le flanc sud du vallon de La Chaux-de-Fonds avec des arbres voire des portions de bosquets souvent couchés dans la même direction, comme le montrent les photos sur la Figure 4. Les orientations sont généralement entre l’ouest et le sud-ouest, les arbres couchés d’ouest en est recouvrant ceux couchés du sud-ouest vers le nord-est, confirmant la chronologie de la rotation progressive des vents du sud à l’ouest en passant par le sud-ouest au moment où la cellule a traversé le vallon de La Chaux-de-Fonds. Cette linéarité sur quelques dizaines de mètres est typique de vents descendants soufflant dans la même direction, et fait donc suspecter plutôt une microrafale dans la bordure sud de la supercellule.

Bordure nord du vallon

Sur le flanc nord du vallon, depuis la combe de Monterban jusqu’à l’extrémité nord de La Chaux-de-Fonds, on retrouve une série de dégâts convergents d’orientation est, sud-est, sud, ouest et nord-ouest et très localisés, à l’image des arbres couchés dans des orientations opposées sur la Figure 5. Sur la photo au niveau de zoom le plus fort en bas à gauche, on remarque que sur à peine 40 m de distance, des arbres sont couchés vers l’ouest, vers le sud et vers l’est, soulignant encore une fois le caractère extrêmement local de la rotation des vents.

Les parties nord de chacune des zones de dégâts font souvent apparaître des orientations nord-ouest voire nord localement, probablement en lien avec l’alimentation de la cellule par tirage d’est à nord-est et vraisemblablement accentués par le passage d’une tornade.

Un événement hybride, mêlant microrafale et probable tornade

La répartition géographique de dégâts de natures différentes est cohérente avec la trajectoire et la structure de l’orage supercellulaire sur sa trajectoire à travers la ville.

Le long du flanc nord de la ville, des tracés de dégâts souvent convergents sont apparents sur la végétation, en adéquation avec le passage d’une tornade. Au contraire, le long de la bordure sud de la ville, des dégâts de nature davantage rectiligne et divergents sont visibles, plus cohérents avec ceux rencontrés suite au passage d’une microrafale.

Par ailleurs, les vidéos et témoignages recueillis par la suite (non partagés ici) attestent également d’une nature à la fois soudaine et rectiligne des vents mais également convergente par endroits voire tourbillonnante.

La partie sud de l’orage était plutôt concernée par des rafales descendantes de type micro-rafales rattachées au courant descendant du flanc arrière de l’orage supercellulaire. A contrario, la partie nord de la ville se trouvait dans une zone davantage à risque d’être affectée par une rotation tornadique, puisque située dans la zone de convergence entre le courant descendant du flanc arrière et celui du courant de tirage du courant ascendant. En combinant ces observations aux schémas conceptuels basés sur nos connaissances des orages supercellulaires, on peut ainsi déduire quels phénomènes venteux sont le plus probablement à l’origine des dégâts : il s’agirait donc d’un phénomène hybride comme le montre la Figure 6 annotée ci-dessous.

Conclusion

Les violentes rafales associées à cet orage supercellulaire semblent être la résultante de plusieurs éléments et structures rentrés en phasage juste en amont de la ville de La Chaux-de-Fonds. Conjointement à ce phasage, la propagation jusqu’au sol des très puissants vents descendants imbibés de précipitations a très probablement aidé à amorcer une circulation tornadique derrière ce rideau de précipitations à l’intersection du flux de tirage de l’orage et du courant descendant du flanc arrière, à l’image d’une toupie dans une machine à laver. Cette très probable circulation tornadique semble s’être mêlée aux rafales descendantes du franc arrière responsables de la micro-rafale, notamment dans la région du Crêt-du-Locle et le long de la frange nord de la ville de La Chaux-de-Fonds, renforçant encore le potentiel destructeur. Cet orage supercellulaire piloté par des vents d’altitude le faisant circuler à plus de 80 km/h, son passage à travers le vallon de La Chaux-de-Fonds a été extrêmement bref, de l’ordre d’une dizaine de minutes.

Cette enquête et ces conclusions contribueront à améliorer nos outils de suivi en temps réel de ces situations très délicates dans le futur. De nombreuses pistes d’amélioration ont été identifiées en interne afin de mieux anticiper ces phénomènes, même s’il est pour l’instant encore impossible de prévoir des événements aussi localisés et intenses plusieurs heures à l’avance et parfois même plus de 10 à 15 minutes à l’avance.

Dans un prochain blog, nous nous pencherons sur la plausibilité de la valeur de vent extrême de 217 km/h mesurée par notre anémomètre sur l’aérodrome des Eplatures lors du passage de cet orage.

Pur plus d’informations

Liens vers les données du géoportail du SITN, que nous remercions pour ce partage :

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