Comprendre les orages et la foudre

365 jours d’orage dans le monde, 350 en Europe par an

Chaque jour, 7 millions d’éclairs en moyenne sont détectés, dont 10% touchent le sol. Décharge électrique pouvant atteindre jusqu’à 200 000 ampères, l’éclair cherche toujours le chemin le plus court entre le nuage et le sol. Les objets conducteurs pointus sont donc privilégiés par la foudre.

Certains sites et lieux sont plus exposés, en raison de leur configuration et de leur hauteur : monuments, tours, éoliennes, etc. Ainsi la foudre peut tomber plusieurs fois aux mêmes endroits !

Dans un contexte de changement climatique : la sévérité des orages apparaît plus élevée, et la durée de la saison orageuse plus longue. Contrairement aux idées reçues, l’activité orageuse est également active en hiver. Des éclairs sont détectés avec des amplitudes élevées malgré une faible densité de foudroiement.

Des dégâts considérables

Permettant de maintenir le champ électrique de notre planète, la foudre est indispensable à la vie, mais cet aléa naturel avec lequel nous devons vivre représente une source de risques sévères.

Chaque année, les orages et la foudre sont à l’origine de plus de 20 000 décès sur Terre.

Également responsable de dommages directs et indirects sur les activités et sur les infrastructures, elle provoque des incendies dont des feux de forêt, des accidents industriels, des destructions de matériels, des sinistres électriques, des pannes d’antennes GSM, etc.

Monuments frappés régulièrement par la foudre :

(nombre d’impacts sur les 10 dernières années)

Types d’activités pratiquées par les victimes de la foudre en Europe, entre 2010 et 2020 (en %)

Source : Analyse de 10 ans d’accidentologie humaine par la foudre en France et en Europe (10.37053/lameteorologie-2022-0011)

La plupart des orages peuvent être anticipés et ne sont pas soudains

Neuf orages sur dix sont anticipables, notamment sur leur évolution dans l’heure. Les accidents sont souvent dus à un manque d’anticipation, voire de vigilance, face à l’arrivée d’un orage.

D’après une étude analysant les accidents causés par la foudre au cours des dix dernières années en Europe, 60% des victimes pratiquaient des loisirs en extérieur et 20% des accidents se sont produits dans le domaine professionnel. La majorité des accidents s’est produite en dehors des périodes les plus à risque (lors des alertes vigilance orange/rouge des services météorologiques nationaux : plus d’informations ici).

Découvrez l’étude d’accidentologie
ou sur le site de La Météorologie.

Quelle est la densité de foudroiement chez vous ?

La météorologie des orages

Le cumulonimbus, nuage d’orage, se forme

L’air chaud et humide près du sol s’élève dans l’atmosphère, il s’agit de la convection.

Cet air humide se condense en altitude et forme un nuage.

Du cumulus naît un cumulonimbus, le nuage d’orage. Des gouttelettes de pluie puis des particules solides constituent ce nuage.

Des chocs entre ces particules provoquent l’électrisation du nuage d’orage.

Les charges électriques se distribuent sur 3 niveaux superposés.

Les éclairs se produisent entre deux zones de charges opposés.

Il existe 3 types d’éclairs principaux :

- nuage-sol,
- intra-nuage,
- inter-nuage.

Les courants électriques qui circulent dans les canaux ionisés émettent des ondes électromagnétiques.

Les 4 principaux types d'orages

De chaleur

Orages se formant principalement par convection dans des zones où le gradient vertical de température est important.

Ils sont plus difficiles à anticiper car ils dépendent des forçages locaux.

Orages de chaleur en Europe le 25 mai 2023 :

Pré-frontaux

Orages les plus fréquents sous des latitudes européennes et à large échelle pouvant affecter plusieurs centaines de kilomètres.

Les orages frontaux sont plus faciles à anticiper, du fait de leur configuration linéaire, avec une direction généralement sud-ouest/nord-est.

Orages frontaux en Europe le 19 juin 2022 :

De masse d'air froid

Orages survenant à l’arrière d’un front froid, dans une masse d’air froide et très désorganisée. L’air très froid en altitude permet la convection et le développement de ces orages.

Ils sont difficiles à anticiper car leur déclenchement est aléatoire, comparés aux orages pré-frontaux.

Orages convectifs en Europe le 2 novembre 2023 :

Orographiques

Orages isolés se formant souvent très rapidement au niveau des reliefs (Alpes, Apennins, Pyrénées…).

Ces orages surviennent lorsqu’un forçage orographique intervient et force l’air à s’élever et à condenser, conduisant au cumulonimbus.

Ils sont plus faciles à anticiper.

Orages orographiques en Europe le 6 août 2022 :

La structure d’un éclair nuage-sol (CG)

Analyse d’un éclair nuage-sol composé de 2 points de contact et 4 arcs en retour :

Un éclair nuage-sol (CG) peut produire un ou plusieurs canaux ionisés qui connectent le nuage au sol.
Les courants électriques qui circulent dans ces canaux ionisés émettent des signaux radioélectriques.
La terminaison d’un canal s’appelle « point de contact ».
Un canal est parcouru par une ou plusieurs impulsions de courant appelées « arcs-en-retour ».

* selon la polarité de la charge dans le nuage qui a initié le précurseur.

Les types de signaux radioélectriques des éclairs nuage-sol (CG) et leur détection

Un éclair est constitué d’un ensemble de plusieurs processus électriques.

L’arc en retour émet des signaux électromagnétiques, et rayonne dans les spectres :

VLF (very low frequency), ondes atmostphériques de très basses fréquences,
LF (low frequency), ondes de sol de basses fréquences,
visible.

La détection des éclairs nuage-sol (CG) par les réseaux METEORAGE et GLD360

Le fonctionnement de la localisation par un réseau foudre

Les capteurs Vaisala utilisés par notre réseau de détection foudre européen transmettent 2 paramètres de localisation pour chaque éclair :

le temps d’arrivée,
l’angle d’arrivée.

Grâce à la méthode IMPACT, le réseau combine ces 2 paramètres pour optimiser le calcul de la localisation et obtenir une meilleure qualité de données qu’avec le seul temps d’arrivée utilisé par les réseaux de détection traditionnels.