Un système convectif de meso-échelle : le 8-9 septembre 2002

Le système convectif de meso-échelle du 8-9 septembre 2002 est un des évènements majeurs qui a touché la région Cévennes-Vivarais. Il a causé la mort de 24 personnes et fait 1,2 milliards d’euros de dommages. Ducrocq et al. (2004) présentent la situation météorologique et réalisent une simulation à meso-échelle de cet évènement. Delrieu et al. (2005) font une description hydrométéorologique complète et présentent les conséquences hydrologiques. Nuissier et al. (2008) et Ducrocq et al (2008) étudient les caractéristiques synoptiques et de meso-échelle favorables au déclenchement de la convection profonde associée aux crues éclair en simulant 3 épisodes de convection profonde (13-14 octobre 1995, 12-13 novembre 1999 et 8-9 septembre 2002). Nous résumons ici les principaux éléments décrivant l’épisode du 8-9 septembre 2002 fortement étudié.

4.2.1 Situation synoptique

Le contexte météorologique dans lequel se développe l’activité orageuse est caractérisé par une zone de bas géopotentiels s’étendant de l’Irlande à la péninsule Ibérique et générant un flux d’altitude diffluent sur la région sud-est (Fig. 4-6). La convection se développe à l’avant d’un front ondulant de la Mer du Nord au Portugal et progressant lentement vers l’est. Elle se forme dans le secteur chaud de cette perturbation, associée à un flux de sud-est chaud et humide sur le Golfe du Lion. Avant le développement de la convection l’air est conditionnellement instable. Le radiosondage de Nîmes du 8 septembre 2002 révèle une CAPE de 850J.kg^-1. Dans l’après-midi du 8, nous constatons une accélération du flux de basses couches autour des Alpes, accroissant la convergence dans le sud-est. Dans le même temps, le front progresse vers l’est et atteint l’est du Massif Central où il fusionne avec le système convectif de meso-échelle dans la nuit du 9. La progression du front s’accompagne en altitude d’un pivotement de la zone de bas géopotentiels avec un renforcement et une orientation plus sud du flux d’altitude (Fig. 4-6).

Figure 4-6 : Analyse en surface et à 500hPa le 8 septembre 2002 (a, b) et le 9 septembre 2002 à 13h TU (c, d).

Pour l’analyse à 500hPa (b, d), le géopotentiel (en mgp) et la température (en °C) sont dessinés respectivement en lignes pleines et pointillées (H indique un centre de hautes pressions, B un centre de basses pressions). Pour l’analyse de surface (a, c), la pression au niveau de la mer (en hPa) est représentée par les lignes pleines.

4.2.2 Radiosondage

La figure 4-7 présente le radiosondage du 8 septembre 2002 à 12h TU. Contrairement à l’évènement du 5 octobre 1987, l’atmosphère est saturée et est en instabilité conditionnelle jusqu’à environ 600hPa. La direction du vent est variable avec l’altitude : le cisaillement directionnel est plus important que le 5 octobre 1987.

Chapitre 4 : Présentation des cas d’études 117

Vent fort et cisaillé

Instabilité conditionnelle

Saturation CAPE

Figure 4-7 : Emagramme du radiosondage du 8 septembre 2002 à 12h TU (Université du Wyoming). La vitesse

du vent et sa direction sont données par les traits rouges, la courbe d’état (température) est représentée par la courbe noire. La courbe bleue représente la température du thermomètre mouillé, les croix représentent la température du point de rosée et les ronds indiquent les niveaux de condensation. Les deux lignes verticales noires sur la gauche donnent une indication sur la stabilité de l’atmosphère.

4.2.3 Précipitations associées

L’intensité des précipitations et leur extension spatiale sont exceptionnelles (Fig. 4-8). Le maximum des précipitations est atteint près d’Alès, avec près de 600mm en 24h. Pas moins de 3000km² s’étendant du nord du département du Gard aux contreforts du Massif Central en Ardèche ont enregistré des cumuls supérieurs à 200mm. Le système convectif de meso-échelle s’est positionné en amont du relief, localisation qui n’est pas habituelle dans la climatologie des évènements intenses. Cette localisation s’explique par la présence d’un courant de densité froid induit par l’évaporation des précipitations, qui joue le même rôle que le relief en forçant l’air instable et humide à se soulever (Ducrocq et al., 2008). Ce courant de densité, confiné dans la vallée du Rhône, explique également la stationnarité de l’évènement.

Figure 4-8 : Cumul des précipitations mesurées avec le radar de Nîmes entre le 8 septembre 2002 6h et le 9

- 119 -

C

Ch_ha_ap_pi_it_tr_re_e 5₅

Elaboration de critères

d’extraction dynamiques et

pluviométriques

5.5.4. Simulations de 4 autres évènements pluvieux répondant aux critères dynamiques mais ne

répondant pas aux critères pluviométriques ... 151

Les 20 heures de précipitations orographiques organisées en bandes (14 novembre 1986 et 5 octobre 1987) constituent pour nous un seul et même évènement que nous désignons par « évènement de convection peu profonde » (sous entendu « orographique » et « organisée en bandes »). Ces 20

heures d’observations sont les seules recensées à ce jour. Nous cherchons dans cette partie à construire une base de données de ces évènements, s’ils existent, afin d’identifier leurs caractéristiques dynamiques et leur contribution au régime pluviométrique de la région.

Dans ce chapitre, nous proposons une méthode d’extraction de ces évènements. Cette méthode repose sur la comparaison des observations météorologiques disponibles pour les deux évènements présentés au chapitre 4. Nous comparons également les données pluviométriques. Sur la base de ces comparaisons, des critères d’extraction dynamiques, applicables sur les données de radiosondages, et des critères d’extraction pluviométriques, applicables sur les données de pluie horaires, sont élaborés. L’application de ces critères à l’ensemble des radiosondages permet d’identifier des évènements que nous supposons être des précipitations orographiques organisées en bandes et associées à de la convection peu profonde. Ils composeront notre classe de temps.

Ce chapitre a fait l’objet d’un article publié dans Meteorology and Atmospheric Physics (Godart et al., 2009a).

5.1. Méthode utilisée

Les données météorologiques et les données pluviométriques sont celles décrites au chapitre 2 de la partie I. Les données pluviométriques sont des données horaires mesurées sur un réseau différent (chapitre 2) pour l’évènement de convection peu profonde (appelé CPP dans la suite de ce chapitre) et l’évènement de convection profonde (appelé CP). Elles correspondent aux pluies enregistrées sur les 20 heures de précipitations orographiques pour l’évènement de CPP et aux pluies enregistrées entre le 8 septembre 2002 à 6h et le 10 septembre 2002 à 6h pour l’évènement de CP.

Dans un premier temps, l’objectif est de mettre en lien, pour chacun des deux évènements, les données pluviométriques observées dans les différents secteurs (chapitre 1) avec les observations météorologiques au sol (Nîmes et Mont Aigoual). Il s’agit de mettre en évidence les propriétés spatio-temporelles des précipitations des deux types d’évènements et d’identifier quelles sont les variables atmosphériques et leurs valeurs favorisant des évènements de CPP. Pour ce faire, nous calculons la moyenne des pluies non nulles (mm.h^-1) et l’intermittence (% de valeurs nulles) des pluies horaires en fonction des différentes observations météorologiques et de la localisation des pluviomètres pour chacun des évènements (CP et CPP). Par exemple, nous considérons pour l’évènement de CPP toutes les heures pour lesquelles le vent à Nîmes a une intensité de 5m.s^-1. Nous extrayons de l’ensemble des données pluviométriques les pluies correspondant uniquement à ces heures. Nous calculons les différentes statistiques (moyenne et intermittence) de ces pluies sur ces heures, en ne considérant que

Chapitre 5 : Elaboration de critères d’extraction dynamiques et pluviométriques 121

les pluviomètres d’un même secteur (plaine, piémont ou montagne). Il existe cependant une différence d’échantillonnage temporel entre les données météorologiques (tri-horaires) et les données pluviométriques (horaires). Ainsi pour les pluies horaires qui n’ont pas d’observations météorologiques associées, nous considérons les données météorologiques disponibles immédiatement précédentes. Cette analyse aboutit à l’élaboration de critères dynamiques pour l’extraction d’évènements de CPP. C’est l’objet du paragraphe 5.2.

Dans un second temps, nous analysons uniquement les données pluviométriques en termes de moyenne horaire et d’intermittence en fonction des différents secteurs pour les deux évènements. Cette analyse aboutit à l’élaboration de critères pluviométriques pour l’extraction des évènements de CPP. C’est l’objet du paragraphe 5.3.

Enfin, sur la base de ces deux jeux de critères, nous établissons une classe de temps que nous discutons au paragraphe 5.4 et 5.5.

5.2. Analyse des différentes variables atmosphériques et des pluies