Potentiel pluvio-orageux confirmé ce samedi

Dans l'analyse proposée hier, il était évoqué une dégradation pluvio-orageuse sur les régions centrales de la France. Et ce potentiel se confirme ! Des pluies localement soutenues et des orages devraient en effet toucher les abords du Massif central, une partie de la Bourgogne et Auvergne Rhône-Alpes en fin d'après-midi, le soir et dans la nuit de samedi à dimanche. Examinons cela plus en détail.

Rappelons d'abord le contexte général : une goutte froide, autrement dit une anomalie cyclonique associée à de l'air froid en altitude, vient s'isoler sur le proche-Atlantique et est prévue de traverser le pays de samedi à dimanche. Vous pouvez voir ce noyau dépressionnaire d'air froid d'origine subpolaire sur la carte ci-dessous : la température à 500 hPa (environ 5,6 km d'altitude) atteint près de -22 °C, tandis qu'autour la masse d'air est un peu plus chaude.

 

Z500 et T850 le 18/09/21 à 12 h UTC, prévisions ARPEGE.
Sources : Météociel, Météo-France.


L'arrivée d'air froid en altitude contribue à déstabiliser les profils verticaux en augmentant la différence de température entre les basses couches de l'atmosphère et les niveaux supérieurs, c'est-à-dire que le gradient thermique vertical augmente. Cet effet est accru lorsque l'air froid se superpose à des basses couches par exemple réchauffées par évolution diurne. Par conséquent, la MUCAPE, qui mesure l'instabilité maximale de l'atmosphère pour la convection, devrait augmenter un peu à l'ouest du pays l'après-midi : des averses sont à prévoir (convection en air froid). Mais on peut voir que l'instabilité est aussi prévue modérée vers le Massif central, à l'avant de la goutte froide. La masse d'air dans les niveaux inférieurs de l'atmosphère y sera encore suffisamment chaude et humide, et la tropopause un peu plus élevée avant l'arrivée de la dégradation.


MUCAPE le 18/09/21 à 18 h UTC, prévisions ARPEGE.
Sources : Météociel, Météo-France.

 

Nous avons donc déjà un ingrédient essentiel à la formation de pluies convectives ce weekend sur les régions centrales : l'instabilité verticale. Des valeurs modestes de MUCAPE et de SBCAPE sont prévues : 500 à 1000 J/kg. Ces valeurs représentent l'énergie potentielle maximale disponible pour la convection. En réalité, l'air ascendant est souvent moins instable. Pour obtenir une idée du potentiel l'après-midi et en début de soirée, la MLCAPE, inférieure à la MUCAPE, peut aussi être regardée car elle tient compte des caractéristiques thermodynamiques moyennes de l'air dans le premier kilomètre au-dessus de la surface. Quand les parcelles d'air montent, l'instabilité de flottabilité peut diminuer par entraînement d'air environnant plus sec et frais.

La présence d'instabilité ne garantit pas non plus que l'énergie disponible soit effectivement utilisée. Pour que des nuages convectifs et des orages se développent, les parcelles d'air doivent pouvoir atteindre leur niveau de convection libre et un forçage dynamique est nécessaire. Ce weekend, plusieurs éléments vont participer à la formation de nuages et précipitations, et à l'initiation de la convection : un front froid, une convergence du vent près de la surface, et de la divergence d'altitude en aval de l'anomalie basse de tropopause, en sortie gauche d'une branche de jet associée au cut-off low. Le relief joue également un rôle dans la formation de nuages et le déclenchement de la convection, l'air venant à sa rencontre pouvant le contourner ou être soulevé (on dit aussi "forcé à monter") le long des pentes.

Le front prévu de concerner la France est tracé sur la carte suivante. Il séparera en quelque sorte l'air frais provenant de l'Atlantique de l'air plus chaud présent au-dessus du continent.

 

Carte des fronts prévue par le DWD.
Source : Wetterzentrale.


Un front actif correspond à une zone de gradient thermique horizontal élevé et est associé à des mouvements verticaux de l'air qui sont le résultat de déséquilibres que l'atmosphère tente de rétablir. Quand l'air monte, il se condense, forme des nuages et des précipitations. La convection peut être forcée par un front. Les figures ci-dessous représentent chacune une vue en coupe verticale à travers le front samedi soir. Au niveau de la discontinuité, identifiable de part la configuration du champ de température potentielle équivalente (theta-e), les mouvements verticaux de l'air sont effectivement importants : ascendances vigoureuses compensées par de la subsidence. Sur la figure du haut, on note une diminution de la theta-e avec l'altitude à l'avant du front (secteur chaud, zone pré-frontale) et à l'arrière (traîne), traduisant une instabilité de l'atmosphère.

 



Coupe verticale ouest-est à travers le front, prévisions WRF 5 km.
Source : Météociel


La convergence des vents en basses couches est montrée ci-après. La ligne ajoutée en brun matérialise une ligne de convergence en soirée modélisée par ICON-D2. Avec la progression de la perturbation, les vents d'ouest viennent grosso modo à la rencontre de vents ayant une composantes nord et est, l'écoulement étant aussi influencé par le Massif central. Quand le vent dans une zone est convergent près de la surface, un surplus d'air arrive. Comme l'air ne peut pas franchir le sol (rigide), il est en majeure partie contraint de s'élever. Les courants de densité - notez l'augmentation du vent à l'ouest de la limite - peuvent renforcer le soulèvement de l'air plus chaud situé à l'avant.



Vent à 950 hPa samedi soir, prévisions ICON-D2.
Sources : Météociel, DWD.


En altitude, l'air diverge, une circulation verticale s'établit et assure la conservation de la masse. Des noyaux de tourbillon cyclonique vont transiter et les mouvements ascendants seront accentués en sortie gauche de jet, en aval d'une anomalie de tourbillon potentiel. On montre en effet que dans une telle configuration, on observe de la divergence à la tropopause et des ascendances en moyenne troposphère. Ce sera le cas demain (cartes ci-dessous), d'abord vers le Massif central puis la nuit sur le Centre-Est.



Altitude de la surface 1,5 PVU (haut) et courant jet à 300 hPa (bas) le 18/09/21 à 19 h UTC, prévisions AROME. Le cercle rouge indique la zone située en sortie gauche de jet streak. Sources : Météociel, Météo-France.


Il résulte de ces facteurs, des conditions humides et parfois orageuses à attendre sur une partie de l'hexagone samedi et dimanche. Les orages samedi soir pourraient s'accompagner par endroits de rafales de vent supérieures à 60 km/h, et la perturbation en général être à l'origine de cumuls de pluie relativement importants (> 30 mm). Compte tenu d'une instabilité limitée, il n'est pas attendu à priori de phénomène particulièrement sévère, mais le dynamisme atmosphérique serait assez au rendez-vous.

Sur les cartes ci-dessous, et ce sera les dernières en guise de conclusion, nous pouvons voir les cumuls de précipitations en 1h prévus par AROME au passage de la dégradation en soirée de samedi d'une part, et une indication des cumuls envisageables sur l'épisode d'autre part.


 
Précipitations sur 1h le 18/09 à 20 h UTC, prévisions AROME.
Sources : Météociel, Météo-France.



Précipitations cumulées le 19/09 à 12 h UTC, prévisions AROME.
Sources : Météociel, Météo-France.

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