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Rupture de talweg et "gouttes froides"

Les "gouttes froides" ou "cut-off-lows" (COLs), parfois appelées « îlots froids vagabonds » sont des systèmes de basse pression situés dans la troposphère moyenne et supérieure qui se détachent du courant d'ouest principal. Elles se caractérisent par un noyau froid et une circulation cyclonique fermée. Le détachement, puis l’expulsion de la « goutte froide » du courant d’ouest est dû à la rupture des ondes de Rossby (Talweg).

Un ciel nuageux et des précipitations accompagnent le passage d'une "goutte froide". Dans certaines conditions (air très froid en altitude, air chaud dans les basses couches) des précipitations orageuses, abondantes et parfois persistantes ("goutte froide" stationnaire) peuvent s'abattre sur une région. 

Rupture d'un talweg et expulsion d'une "goutte froide" en direction de la Suisse.
Rupture d'un talweg et expulsion d'une "goutte froide" en direction de la Suisse. (MétéoSuisse - ECMWF - modèle IFS)

Refroidissement abrupt, mais passager

La  température au cœur de la « goutte froide » lors de son "expulsion" est d’environ -32°C vers 5500 m. Lors du passage sur la Suisse, la température s’abaisse passagèrement de -24 °C à -30°C, puis remonte rapidement à -24°C. 

Des précipitations sous la « goutte froide »

L’instabilité associée à la « goutte froide » produit des précipitations qui restent intimement liée à celle-ci. Ce week-end, le régime d’averse qui va traverser la Suisse suit pas à pas la trajectoire de la « goutte froide ». Dans ces conditions, samedi sera une journée encore agréable avant l'arrivée de la "goutte froide" dimanche.

Sous la « goutte froide » déstabilisation et humidification de l’atmosphère

Le Radiosondage en prévision ICON-CH2, montre le refroidissement et l'humidification de la colonne d'air au passage de la "goutte froide sur la Suisse" entre le samedi 21 mars 00 UTC et le lundi matin 23 mars. Avec l'éloignement de la "goutte froide" lundi soir, la masse d'air redeviendra déjà plus stable et plus sèche.
Le Radiosondage en prévision ICON-CH2, montre le refroidissement et l'humidification de la colonne d'air au passage de la "goutte froide sur la Suisse" entre le samedi 21 mars 00 UTC et le lundi matin 23 mars. Avec l'éloignement de la "goutte froide" lundi soir, la masse d'air redeviendra déjà plus stable et plus sèche. (MétéoSuisse, ICONCH-2)
Au passage de la "goutte froide", refroidissement abrupt mais passager.
Au passage de la "goutte froide", refroidissement abrupt mais passager. (MétéoSuisse, ECMWF)

Orages et précipitations extrêmes associées aux "gouttes froides »

On comprend aisément que le réchauffement diurne à la saison chaude, notamment en été, des basses couches de l’atmosphère favorise les courants chauds ascendants qui donnent naissance aux orages de fin de journée. Un refroidissement en altitude peut avoir le même effet de déstabilisation. 

La combinaison gagnante est la conjonction des deux phénomènes : le passage d’une « goutte froide » en été sur le continent "surchauffé" provoque ainsi une convection orageuse profonde.

En automne et au début de l’hiver, une « goutte froide » qui atteint la Méditerranée encore chaude (surface de l'eau encore supérieure à 20°C) se traduit souvent par les précipitations orageuses extrêmes avec à la clef, des inondations, voire des laves torrentielles. 

La situation est d’autant plus explosive que le contraste de température avec le cœur de la « goutte froide », vers 500 hPa (5500 m), et a température de la mer est important. Tous les pays du pourtour méditerranéen ont connu de telles situations explosives. De plus, si la « goutte froide » est quasi-stationnaire, les cumuls de pluies peuvent devenir très importants.

Dans certains cas, la convection est si forte que des dépressions de type « Médicanes » peuvent se développer. 

Le 18 septembre 2018, des orages se développent au cœur d’une « goutte froide ».
Le 18 septembre 2018, des orages se développent au cœur d’une « goutte froide ». (MétéoSuisse, EUMETSAT, ECMWF)

« Îlots froids vagabonds », un texte de référence de Max Bouët

Dans l’introduction de la première édition du livre « Climat et météorologie de la Suisse Romande » de 1973, Claude Buchot écrivait « La réputation de climatologiste de Max Bouët n'est plus à faire. Celle d'expert du pays romand qui s'attache à dévoiler les causes et les effets du « temps qu'il fait » relève de la plus noble vulgarisation, jointe à la science la plus précise ».

Dans cet ouvrage, Max Bouët a utilisé le terme « îlots froids vagabonds » pour parler des « gouttes froides » et plutôt que de le paraphraser, voici comme il décrit le comportement, le type de temps, et la difficulté qu’introduit un tel « îlot froid ».

Lisons-le :

« J'entends par « îlot froid » (Kaltlufttropfen) une masse d'air froid de grandes dimensions, de l'ordre de 2000 km de diamètre, qui après avoir été descendue des hautes latitudes derrière une dépression vers l'Europe centrale poursuit une existence autonome, se déplace lentement en tournoyant sur elle-même et subsiste des jours durant avant d'être entraînée par un courant général plus fort. Cette sorte de grand disque froid en rotation lente se révèle par un creux sur la carte isobarique des niveaux élevés, alors qu'au sol, son repérage est parfois difficile.

Le temps au sein de ces formations vagabondes est en général médiocre, voire franchement mauvais : le ciel est encombré de nuées, les éclaircies sont rares, l'insolation très réduite et les précipitations par endroits persistantes ; la température est trop basse pour la saison à tous les niveaux de la troposphère ; la pression varie peu.

Le déplacement des îlots autonomes froids est des plus curieux : tout en tournant lentement sur eux-mêmes, ces « coussins d'air froid » décrivent sur notre continent des trajectoires sinueuses, en forme de boucles ouvertes ou fermées, et cela, pendant une assez longue période.

J'ai relevé de 1962 à 1984 sur la carte synoptique du temps 293 cas inégalement distribués au cours de l'année. Les îlots froids apparaissent en moyenne une ou deux fois par mois de mars à août, zéro ou une fois par mois de septembre à février. Persistant le plus souvent trois ou quatre jours, ces formations mobiles peuvent séjourner jusqu'à trois semaines sur le continent européen en se déplaçant lentement. La figure 19 montre la curieuse trajectoire bouclée de l'un de ces îlots qui pendant une petite quinzaine produisit un temps sombre, frais et pluvieux dans nos régions et dont le centre se trouvait à deux reprises au voisinage des Alpes.

Le ciel de ces formations paresseuses est reconnaissable à l'abondance des nuages de tous les étages ; la lenteur de l'évolution, une certaine inertie atmosphérique comme la tendance à la pluie sont aussi caractéristiques des errances des îlots froids. La prévision dans ces cas-là est particulièrement difficile. En Valais, le temps n'est alors guère meilleur que dans le reste du pays ; de brefs coups de foehn non-typiques y sont possibles. »

Difficile de mieux de décrire la vie d’une « goutte froide » dans une langue aussi claire qu’imagée.
 

Illustration de la trajectoire d'une "goutte froide" du 19 au 30 avril 1965
Illustration de la trajectoire d'une "goutte froide" du 19 au 30 avril 1965 (Climatologie et météorologie de la Suisse Romande, Max Bouët, édition Payot)

Changement de comportement des « Cut-off Lows », des tendances ?

Comme mentionné plus haut, les « Cut-off Lows» sont à l’origine d’événements extrêmes, notamment sur le pourtour méditerranéen. Il est donc légitime de se demander si leur comportement (fréquence, saisonnalité, etc) va évoluer dans le futur.

Une étude récente appelée “Long-lasting intense cut-off lows to become more frequent in the Northern Hemisphere” (lien) tente d’aborder ce sujet. L’étude avertit d’emblée « que l'évaluation des "Cut-off Lows" dans les modèles climatiques est relativement limitée ; et qu’aucune étude n'a été menée sur l'évolution future de ces phénomènes dans le cadre de ces modèles ». Mais les chercheurs de cette étude d’ajouter : « Compte tenu de l'importance des "Cut-off Lows" dans la survenue de risques majeurs, nous les étudions ici dans les simulations du scénario le plus pessimiste (SSP5-8.5) » 

Et de poursuivre : « La plupart (80 %) des modèles indiquent que les "Cut-off Lows", de fortes intensités et de longue durée devraient devenir plus fréquents au printemps sur les régions terrestres de l'hémisphère nord ». Avant de compléter « Plus précisément, la saison des « Cut-off Lows » en Europe, plus marquée en été, devrait s'étendre au printemps ».

Une telle augmentation de la fréquence « Cut-off Low » pourrait accroître considérablement les risques potentiels associés (fortes précipitations). Mais les résultats semblent aussi indiquer « qu’une augmentation de la vitesse de propagation « cut-off Low » pourrait toutefois compenser en partie cette augmentation des risques », et réduire en quelque sorte les situations trop stationnaires.

Rappelons ici, qu’il n’existe actuellement pas de signes clairs indiquant que la fréquence des schémas de circulation changera à l'avenir en Suisse, car les fluctuations naturelles restent importantes même dans un climat plus chaud. 

Référence  de l'étude : Mishra, A.N., Maraun, D., Schiemann, R. et al. Long-lasting intense cut-off lows to become more frequent in the Northern Hemisphere. Commun Earth Environ 6, 115 (2025). https://doi.org/10.1038/s43247-025-02078-7