L'orage

La cellule orageuse

L’atmosphère terrestre est en permanence à la recherche de la stabilité en recherchant à rétablir les équilibres détruits par une répartition hétérogène de l’énergie issue du Soleil.

L’équilibre atmosphérique provient essentiellement de la répartition du chaud et du froid à la verticale. Cet équilibre est toujours précaire puisque tout bouge tout le temps. Les vents d’altitude apportent constamment qui, un peu plus de chaud, qui, un peu plus de froid. Par ailleurs, l’influence du sol déclenche ou non des transferts de chaleur vers les hauteurs, ou bien procure du froid à la base.

La stabilité résulte d’un étagement : froid en-dessous, chaud au-dessus, puisque la position d’équilibre du froid, plus lourd, est obligatoirement au plus bas, à cause de la force de gravité terrestre qui l’attire davantage.

L’instabilité provient d’une position inversée, chaud au-dessous, froid au-dessus. Et il existe de nombreux cas où l’équilibre est fragile, soumis aux influences extérieures soit thermiques (surchauffe au sol par exemple), soit dynamiques (impact de la poussée d’un front, du soulèvement par un relief par exemple).

Le cumulonimbus, nuage responsable de l’orage, est le résultat d’une instabilité très marquée dans l’ensemble de la couche inférieure de l’atmosphère, la troposphère. le cumulonimbus peut se développer entre la proximité du sol et la limite supérieure de la troposphère, vers 12000m d’altitude.

Le cumulonimbus est le siège d’une importante électrisation due à l’éclatement des gouttes, aux fractures de cristaux, aux frottements de tous ces éléments entre eux, et le processus très rapide de congélation des microspores liquides. En effet, ce nuage est parcouru de puissants courants d’air ascendants et descendants qui brassent les particules d’eau à des vitesse vertigineuses, les faisant passer de l’état liquide à l’état solide et inversement sur de nombreux cycles. C’est pour cela que les grêlons peuvent avoir cet aspect d’oignon avec une succession de couches qui sont le résultat de leurs fusions et congélations successives à l’intérieur du nuage.

Les élément le plus petits et légers se chargent positivement et, propulsés au sommet de l’enclume, donnent au cumulonimbus une tête chargée positivement. Les éléments les plus lourds sont plutôt chargés négativement et se rassemblent majoritairement à la base du nuage. Par réaction, le sol se charge positivement, et c’est au niveau de ses aspérités ( sommets, clochers, cheminées, arbres…) que les charges positives sont les plus concentrées, tout en se rapprochant des charges opposées, ce qui augment la différence de potentiel au centimètre (« effet de pointe »). Ces aspérités sont les cibles les plus fréquentes de la foudre : transfert de charge du sol vers le nuage ou du nuage vers le sol.

Les mouvements d’air descendants qui accompagnent le début des pluies marquent l’état de maturité du cumulonimbus. Bientôt, ils l’emportent sur les ascendances, la cellule orageuse meurt, faute de renfort de vapeur.

L’éclair et le tonnerre

La différence de potentiel entre le sol et la base du nuage atteint le million de volts, elle peut même aller parfois jusqu’à 100 millions de volts. Même si l’air est isolant, sa résistance à des limites face à une si grande contrainte. Quand ces limites sont dépassées, un traceur part de la zone la plus chargée du nuage (base en général) : un effluve qui se fraie un premier chemin, qui avance en hésitant, par bonds successifs. Parvenu à quelque 200 à 300m du sol, un autre traceur part à sa rencontre, depuis une pointe à proximité. La rencontre des deux achève de frayer un canal ionisé (chargé électriquement) par où se précipitent une ou plusieurs grosses décharges : c’est l’éclair proprement dit. L’éclair incendie, détruit et tue (une vingtaine de victimes par an en France). La grande majorité des éclairs partent des nuages, mais on connait aussi les éclairs intra-nuages, issus des secteurs chargés différemment d’un même nuage, et les éclairs inter-nuages, d’un nuage à l’autre, à l’horizontale, sur des distances de plusieurs kilomètres parfois.

L’échauffement intense produit par le passage du courant, comme dans une ampoule à incandescence, transforme instantanément l’air en plasma (matière gazeuse, ionisée, très conductrice) très brillant, accompagné d’une dilatation explosive qui provoque une onde de choc acoustique : le tonnerre

A quelle distance se trouve l’orage?

la lumière se propage à 300000km/s, du quasi instantané pour les distances qui nous concernent. Le son, lui, ne se propage qu’à 330m/s, soit 1km en 3 secondes. Il suffit donc de compter les secondes entre l’éclair et le tonnerre puis de multiplier le nombre de secondes par 330. C’est une façon de savoir si l’orage s’éloigne ou se rapproche.

Si vous comptez 10s entre l’éclair et le tonnerre, l’orage est à 3,3km.

L’orage est dangereux pour le randonneur, quelles précautions faut-il prendre?

Les dangers :

la foudre : électrocution (effet de pointe et onde de sol), brûlures, traumatisme oculaire, auditif
les grosse précipitations : crues, grêle
la température, elle peut baisser de manière très significative en quelques minutes.
le vent, vitesse très importante avec des changements de direction

Les précautions :

En pleine nature, il ne faut pas s’abriter sous un arbre isolé, ni même à la lisière d’une forêt ou sous un arbre qui dépasserait nettement les autres. Mais la forêt homogène est un bon abri, à distance des troncs.
Il ne faut pas s’adosser à une paroi en montagne, car les courants de terre (onde de sol) sont susceptibles de la parcourir, surtout si elle est mouillée.
L’entrée immédiate d’une grotte n’est pas un endroit sûr non plus, les courants de terre pouvant sauter d’un bord à l’autre.
Surpris par l’orage, il convient de se débarrasser de tous objets métalliques (bâtons, piolet, etc), de se mettre accroupi, si possible sur un objet isolant (corde, sac à dos..), dans un creux de chemin ou de rocher (minimiser la pointe), de joindre les pieds (plus ils sont écartés plus l’onde de sol peut circuler à travers le corps). C’est pour cette raison que les ruminants ont un handicap supplémentaires avec leurs quatre pattes, le courant leur traversant le corps et le coeur, en passant d’une patte arrière à une patte avant.
Eviter les sommets et les crêtes. Descendre le plus vite possible, sans courir cependant.
Eviter de manipuler tout conducteur électrique, l’eau par exemple, téléphone portable
Ne pas se tenir la main, se tenir à distance les uns des autres
Si vous vous abritez non loin d’une paroi, respecter la règle du « triangle isocèle » (voir dessin ci-dessous)

Source : « Petit manuel de météo montagne » de Jean-Jacques Thillet et Dominique Schueller – ed. Glénat.

Je vous recommande également le livre des éditions Delachaux et Niestlé « Guide de la météorologie »