Phénomène du coup de chaleur

À Troyes (Aube), le 17 juillet 2015, la température s’est élevée de 24 à 33°C entre 22 h TU et 23 TU le 16 juillet suite à des orages en état de désagrégation situés au Sud-Est de la ville. L’humidité a  alors baissé de 52 à 22% et une rafale de 69 km/h a été relevée (voir figure 1). Ce phénomène a également été enregistré dans une moindre mesure dans les stations aux alentours comme à Nevers, Reims ou Melun.

Figure 1 : évolution de la température et de l’humidité relative à Troyes dans l’Aube (France)

L’explication est à chercher dans ce que l’on appelle en météorologie un coup de chaleur (en anglais heat burst). Ce phénomène rare en Europe, mais plus fréquent aux États-Unis, se produit dans certains orages.

Ce phénomène n’est pas totalement compris. L’hypothèse la plus couramment admise est que la pluie tombant dans de l’air sec s’évapore en donnant de la virga et refroidit l’air environnant. Par conséquent, ce dernier devient plus dense et est accéléré vers le bas. En descendant rapidement, la masse d’air se réchauffe par compression adiabatique alors que la quantité de vapeur d’eau y reste la même, ce qui fait diminuer son humidité relative.

Quelques rappels :

·         La Rafale descendante (en anglais down burst) est un vent descendant très rapidement vers le sol. En y parvenant, il peut être à l’origine de dégâts très importants. Il y a des rafales descendantes sèches et humides.

        Dans le cas d’une rafale descendante humide, l’air est humide dans toute la couche, entre le sol et les niveaux moyens de l’atmosphère, où la descente se produit. De plus, l’air des hauts niveaux, qui peut entrer dans l’orage, est plus froid que celui-ci. Il est donc plus dense (poussée d’Archimède) et va lui aussi descendre. Le vent ainsi rabattu s’accompagne alors de pluie.

        Une rafale descendante sèche se produit dans un environnement très sec dans les bas niveaux sous l’orage. Les précipitations descendantes s’évaporent alors avant d’atteindre le sol. La parcelle d’air qui contenait ces précipitations est alors plus froide que l’environnement, par perte de chaleur due à l’évaporation, et accélère vers le bas. Il y a donc rafale sans pluie. Dans certains cas extrêmes, cette rafale descendante sèche peut provoquer un coup de chaleur.

·         Les virgas désignent, en météorologie, des précipitations qui s’évaporent avant d’arriver au sol. Cela se produit le plus souvent en été quand l’air près du sol est très chaud et sec et qu’un nuage accompagné de précipitations arrive sur cette zone. Les gouttes d’eau s’évaporent avant de toucher le sol (Voir figure ci-dessous)

·         Adiabatique se dit d’un processus de refroidissement ou de réchauffement se produisant sans échange de chaleur. La détente d’une masse d’air provoque un refroidissement de cette masse et, a contrario, une compression adiabatique produit un réchauffement.

Dans le cas de la saute de température à Troyes, c’est une rafale descendante sèche qui est à l’origine de ce coup de chaleur. Entre minuit et 1 heure du matin la température a augmenté de 9°C puis est progressivement revenue à la température qui a précédé le coup de chaleur.

D’autres cas plus remarquables encore se produisent dans les plaines américaines. Un exemple : le 3 août 2008, à Sioux Falls dans le Dakota du Sud, la température est passée de 24 °C à 38 °C en quelques minutes. Le phénomène a été accompagné de rafale de vent de 80 à 100 km/h.

Figure  exemple de virga