Université de Toulouse

Université de Toulouse
Institut National Polytechnique de Toulouse
ENSEEIHT
Département d’Hydraulique et Mécanique des Fluides
Sujet de météorologie:
Les Pluies Cévenoles :
l’événement des 8 et 9 septembre 2002
Elèves : LEPINE Olivier, BOURGET Nicolas
Enseignant : THUAL Olivier HYD 603 : Météorologie
Toulouse, le 21 mars 2011
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Toulouse, le 21 mars 2011
Table des matières
INTRODUCTION...............................................................................................................................4
1 DESCRIPTION DU PHENOMENE A L'ECHELLE SYNOPTIQUE:.............................5
1.1 Création d'une goutte froide .........................................................................5
1.1.1 Définition et introduction................................................................5
1.1.2 Principe de tropopause dynamique:................................................6
1.1.3 Analyse synoptique de l'événement du 6 au 8 septembre...............7
1.2 Apparition du front froid..............................................................................15
1.2.1 Description d'un front froid de type anafront froid:.....................15
1.2.2 Evolution du front froid:..............................................................17
1.3 Flux d'air en haute et basse couches:...........................................................22
1.3.1 Dynamique des écoulements horizontaux en hautes altitudes :....22
1.3.2 Dynamique des flux de température en basse couche :.................23
2 MECANISMES DE MESOECHELLE ..........................................................................25
2.1 Début du processus de convection ..............................................................26
2.1.1 L’instabilité du flux de basses-couches ........................................26
2.1.2 Déclenchement de l’instabilité......................................................27
2.1.3 Formation du nuage multicellulaire..............................................28
2.2 Développement du MCS..............................................................................31
2.2.1 Le cisaillement : un paramètre fondamental.................................31
2.2.2 Interaction du cisaillement avec le courant de densité..................32
2.2.3 Génération des cellules convectives..............................................33
2.2.4 Organisation du MCS....................................................................34
2.3 Le forçage orographique..............................................................................35
2.3.1 Condensation par ascendance adiabatique....................................36
2.3.2 Le refroidissement sous orage.......................................................38
CONCLUSION.................................................................................................................................40
ANNEXES.........................................................................................................................................41
BIBLIOGRAPHIE............................................................................................................................44
LIENS INTERNET...........................................................................................................................44
Index des illustrations
Figure 1: Localisation des maxima de pluies quotidiennes (>150 mm) sur le sud-est de la France
entre 1967 et 2006 (d’après Boudevillain et al., 2009)........................................................................4
Figure 2: Coupe verticale perpendiculaire au courant jet d'une atmosphère en équilibre et d'une
atmosphère perturbée............................................................................................................................6
Figure 3: Géopotentiel à 500 hpa du 06/09/02.....................................................................................7
Figure 4:Tourbillon potentiel, vent et pression sur la surface isentrope à 300K le 06/09/02..............9
Figure 5: Divergence horizontale des vitesses et geopotentiel à 300 hpa le 06/09/02......................10
Figure 6: Circulations secondaires associées à une anomalie froide de tropopause...........................11
Figure 7: Vitesses verticales sur le géopotentiel 500 hpa le 07/09/02................................................11
Figure 8: Geopotentiel à 500 hpa, topographie relative H1000-H500 et pression au sol du 7 au 9
septembre ...........................................................................................................................................13
Figure 9: Tourbillon potentiel sur la surface isentrope 320 K entre le 07 et 09/09............................13
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Figure 10: à gauche: PV à 250 hpa, à droite : profil transversal du PV (courbe iso PV) et anomalie
relative à la moyenne mensuelle (couleur)le 9 septembre à 00h00 UTM..........................................15
Figure 11: Vue de dessus d'un front de type anafront.........................................................................17
Figure 12: Coupe d'un front froid de type anafront............................................................................17
Figure 13: Schéma de principe d'un front froir de type anafront.......................................................17
Figure14: Température pseudo-potentiel à 850 hpa le 07/07/02........................................................19
Figure 15: Géopotentiel à 500 hpa le 07/09/02..................................................................................19
Figure 16: Précipitation le 07/09/02...................................................................................................19
Figure 17: Vents verticaux à 500 hpa le 08/09/02..............................................................................21
Figure 18: Température pseudo-potentielle à 850 hpa le 08/09/02....................................................21
Figure 19: Précipitation au sol le 08/09/02.........................................................................................21
Figure 20: Vents verticaux à 500 hpa le 09/09/02..............................................................................22
Figure 21: Température pseudo potentielle à 850 hpa le 09/09/02.....................................................22
Figure 22: Tourbillon potentiels sur la surface isentrope à 300K (ligne bleu et rose) et vent à 500
hpa (à gauche ) et à 925 hpa (à droite) le 09/09/02............................................................................23
Figure 23: Advection des températures à 850 hpa le 08/09/02 à 18H00 UTM..................................23
Figure 24: Advection des températures à 850 hpa le 09/09/02 à 00H00 UTM.................................23
Figure 25: Advection des températures à 850 hpa le 09/09/02 à 06H00 UTM..................................24
Figure 26: Emagramme établi à partir des enregistrements de la station de Nîmes/Courbessac le
lundi 09/09/2002 à 9,00 UTC.............................................................................................................25
Figure 27: Situation type des épisodes méditerranéens de classe "thalweg dorsale".........................26
Figure 28: Mouvements verticaux associés à la convergence du vent au voisinage de la surface....27
Figure 29: détail de l’ émagramme....................................................................................................28
Figure 30: Image radar de la perturbation enregistrée le 08/09/02 à 08 UTC...................................29
Figure 31: Cumul des précipitations enregistrés par Météo-France du 08/09 à 00h au 09/09 à 00H.
............................................................................................................................................................30
Figure 32: Hodographe établi à partir des enregistrements de vent de l’émagramme......................31
Figure 33: Interaction entre les tourbillons horizontaux issus du cisaillement (γ) et du courant de
densité (ω+ et ω-)...............................................................................................................................32
Figure 34: Vie des cellules convectives au sein d’un orage multicellulaire......................................33
Figure 35: Forme caractéristique en "V" du MCS pleinement développé observé par image radar le
08/09/02 à 18 UTC.............................................................................................................................34
Figure 36: Organisation stationnaire du MCS sous les effets du cisaillement, du flux de sud-est de
basse-couche et de la diffusion par les vents d’altitude......................................................................34
Figure 37: condensation par ascendance adiabatique d’une particule P. On note C, le point de
condensation et X la position de la particule à l’issue de la transformation......................................36
Figure 38: influence du forçage orographique sur le comportement stationnaire du MCS de 18 à 22
UTC le 08/09/02. Température (en bleu) mesurée à 50m, vitesse verticale en rouge et vitesse du
vent mesurée à 10m (flèches).............................................................................................................37
Figure 39: cumuls des précipitations modélisés sans forçage orographique (NOR) comparés aux
mesures réelles (CTRL) enregistrées de 12 à 22 UTC le 08/09/02....................................................38
Figure 40: condensation par refroidissement isobare à 900 hpa d’une particule P. On note C le point
de condensation, D le point de rosée et t’ la température du thermomètre mouillé. .........................39
Figure 41: cumuls des précipitations modélisés sans refroidissement sous orage (NOC) comparés
aux mesures réelles (CTRL) enregistrées de 18 à 22 UTC le 08/09/02.............................................39
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INTRODUCTION
Malgré le faible nombre annuel de jours de pluie enregistrés sur la région, le climat
méditerranéen se caractérise par des épisodes pluvieux généralement courts mais pouvant être très
intenses, notamment au pied du massif des Cévennes.
La figure 1 illustre bien la localisation de tels événements, enregistrés sur une période de 40 ans.
Nous verrons par la suite que l’intensité, la saisonnalité et la localisation des orages
Cévenols résultent d’un ensemble de conditions météorologiques particulières.
Pour tenter d’expliquer ce phénomène, nous avons choisit d’étudier l’épisode violent qui a frappé la
région du Languedoc du dimanche 8 au lundi 9 septembre 2002.
Lors de cet évènement, les cours d'eau gonflés par des pluies diluviennes, ont rapidement
débordé, provoquant des inondations, des coulées de boue, et des dégâts d'une ampleur
exceptionnelle. Le département du Gard fut cruellement touché, ainsi qu'une partie de l'Hérault et
du Vaucluse. Le bilan fut lourd : 13 morts et 6 disparus au lendemain du drame, plusieurs
communes sinistrées et des millions d'euros de dégâts. De nombreuses infrastructures ont été
détruites : réseaux électriques, d'eau potable, routiers et ferroviaires, ainsi que de nombreux
équipements publics. L'ensemble de l’économie régionale a également souffert, notamment le
secteur agricole. Quelques jours plus tard, l'état de catastrophe naturelle est déclaré pour ces
départements sinistrés.
Dans le Gard, il est tombé jusqu'à 687 mm à Anduze en moins de 24h. Cette pluie a atteint
son maximum d’intensité sur le flanc des montagnes cévenoles et de l'Aigoual durant la nuit du 8 au
9 septembre. L'importance de la superficie touchée par les fortes précipitations est exceptionnelle,
les 2/3 du département du Gard ayant été affectés par des cumuls de plus de 300 mm. Notons enfin,
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Figure 1: Localisation des maxima de pluies
quotidiennes (>150 mm) sur le sud-est de la
France entre 1967 et 2006 (d’après
Boudevillain et al., 2009).

que ces forts cumuls enregistrés, dans cette zone en particulier, témoignent de la stationnarité
exceptionnelle du phénomène observé.
Dans une première partie, nous allons identifier les conditions synoptiques, à grande échelle,
qui ont favorisé la formation de l'orage, puis nous tenterons d’émettre des hypothèses concernant les
mécanismes, à plus petite échelle, ayant conduit à son comportement stationnaire et une
organisation si particulière.
1 DESCRIPTION DU PHENOMENE A L'ECHELLE SYNOPTIQUE:
En général, ces orages cévenoles se produisent en automne, lorsque la mer Méditerranée est
encore chaude et que les conditions météorologiques au sud de l'Europe sont quasi estivales.
Au début du mois de Septembre, au nord de l'Europe, le temps commence à changer. Les masses
d'air froid de la troposphère, venues du pôle commencent à descendre (en latitude) dans la direction
de la zone tempérée.
Nous allons voir dans cette partie, comment l'évolution de cette masse d'air froid, va permettre la
mise en place de conditions permettant le déclenchement de l'épisode cévenole du 8 et 9 septembre,
conditions indispensables et structurées autour de cette dépression.
Ainsi, nous allons développer les trois points principaux suivants:
Le développement de la dépression d'altitude jusqu'au positionnement d'une goutte froide
centrée sur l'Irlande,
Le développement d'un front froid dont la vitesse de déplacement non uniforme et son
positionnement sur les Cévennes auront un rôle majeur,
Les mouvements d'air de basses couches chauds et humides orientés vers la vallée du
Rhône et porteurs de beaucoup d'instabilités.
1.1 Création d'une goutte froide
Si l'épisode orageux à débuté le 8 septembre, il est intéressant de remonter jusqu'au 6
septembre pour pouvoir bien se rendre compte de l'organisation et de la coordination entre les
différents phénomènes qui y ont contribué.
1.1.1 Définition et introduction
On parle de « goutte froid d'altitude » en météorologie lorsqu’une dépression s’isole des
courants d’Ouest, phénomène qui se caractérise par la présence en altitude d’un dôme d’air froid
entouré par des isolignes fermées (isohypse et isotherme). Ce phénomène est généralement
fortement associé à une anomalie froide de tropopause.
Les gouttes froides se développent dans des creux dépressionnaires appelés (thalweg) et orientés
généralement selon une direction Nord-Sud; ces derniers étant reconnaissables à leur forme
allongées.
Lors de sa progression vers le Sud, l'air froid peut voir son alimentation se couper petit à petit dans
sa partie nord. Il finit par s’isoler au sein d’une masse d’air plus chaude, ce qui aboutit à la
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