Changement climatique : vers des orages plus sévères ?

Qu’est-ce qu’un orage et comment se forme-t-il  ?

Un orage est un phénomène atmosphérique, caractérisé par une série d'éclairs et de coups de tonnerre. Un orage naît dans un contexte atmosphérique instable, avec de l'air plus chaud près du sol et plus froid en altitude. Pour qu'un orage éclate, il faut qu'un puissant courant ascendant permette à l’air plus chaud et humide de s’élever rapidement. En montant, l’air humide se refroidit et donne naissance à des nuages denses qui peuvent produire des phénomènes violents, éclairs, grêle, pluies intenses, fortes rafales… 
 

Comment observe-t-on les orages ? 

Les orages peuvent être recensés à travers différents types d’observation en lien avec leurs conséquences :

• les impacts de foudre, notamment observés à partir du réseau Météorage ;
• les données de précipitations intenses sur des pas de temps courts issues de pluviomètres au sol ou de radars météorologiques ;
• les données de rafales de vent mesurées par les stations d’observation météorologique ;
• les données d’analyse d’hydrométéores à partir d’imagerie radar, renseignant sur la probabilité de grêle ou de tornades ;
• l’imagerie satellitaire donnant des informations sur les caractéristiques des nuages et leur potentiel à être impliqués dans de puissants orages (température du sommet du nuage par exemple). 

L’historique de ces différents types de données est souvent assez court, au mieux une vingtaine d’années pour les données de télédétection les plus simples.
 

Comment ont évolué les orages en France ? 

En l’absence de données homogènes sur des périodes suffisamment longues, il est difficile à ce jour de savoir si le nombre d’orages ou leur intensité a évolué au cours des dernières décennies, en France comme dans les autres pays.

• La foudre.  En matière de nombre d’impacts de foudre sur la France (source Météorage), dont les premières mesures exploitables datent de 1989 à l’échelle nationale, l’année la plus active a été 2018, devant 2006, et aucune tendance claire n'apparaît sur cette courte période de temps. 

• Les pluies. En France, au pas de temps quotidien, les précipitations maximales annuelles ont augmenté d'au moins 10 % depuis les années 1960 sur une majorité du territoire et notamment les régions méditerranéennes (source Climat HD). Cette tendance ne permet cependant pas de conclure à l’évolution de l’intensité des pluies sous orages qui se produisent à des pas de temps plus fin, de l’ordre de l’heure.  
   
• Plus d’instabilité dans l’atmosphère. Les conditions météorologiques associées aux orages les plus violents dépendent notamment de l'instabilité de l’atmosphère et du cisaillement vertical des vents, c’est-à-dire de brusques changements de la direction ou de l’intensité du vent avec l’altitude. Il est difficile aujourd’hui d’établir la contribution possible du changement climatique à l’évolution de ces conditions.
   
• Plus d’humidité et de chaleur dans l’atmosphère. ​L'augmentation de la chaleur et de l'humidité dans les basses couches de l'atmosphère, qui résulte des émissions de gaz à effet de serre d'origine anthropique, favorise le caractère violent des orages. L'humidité et la chaleur près du sol constituent en effet le principal carburant des orages.

Ainsi, il est plausible que dans un climat plus chaud, les conditions soient de plus en plus favorables à l'émergence de ces situations orageuses particulièrement sévères. Ceci reste toutefois un sujet de recherche afin de mieux comprendre et quantifier l’effet du changement climatique sur la fréquence et l’intensité des orages.  

Quels sont les impacts des orages sur les populations et les territoires ? 

Les orages violents peuvent avoir des conséquences dramatiques :

• les pluies intenses s’abattant en très peu de temps sur de petites surfaces peuvent provoquer des inondations, des crues éclairs, des coulées de boue ; 
• la grêle parfois destructrice, provoquent des dégâts sur les cultures, les espaces agricoles, les infrastructures de transports, les habitations et véhicules ;
• de fortes rafales de vent peuvent être dangereuses pour les biens et les personnes (chutes d’arbres, d’objets, etc.) ;
• la foudre représente un risque direct pour la vie humaine et animale en provoquant décès et blessures chaque année ;
• la foudre provoque des risques d’incendies ;
• des dégâts sur les réseaux électriques peuvent être provoqués par la foudre ou de fortes rafales ;
• effets sur la végétation : la foudre est à l’origine de départs de feux de forêt (jusqu’à 20% dans certains massifs).

En savoir plus : Orages : quels dangers et comment s'en protéger ?

Orages : à quoi s’attendre dans le climat futur ? 

L’évolution future des orages est encore mal connue. La représentation précise des orages par les modèles de climat reste en effet un défi qui fait l’objet de recherches scientifiques. Des tendances se dégagent toutefois. 

• Des pluies extrêmes plus intenses. On peut s’attendre, dans un climat plus chaud, à une intensification des pluies extrêmes sous orage : en effet, l’atmosphère peut contenir et transporter 7 % de vapeur d’eau en plus par degré de réchauffement supplémentaire. Ainsi, le 6^e rapport du GIEC, paru en 2021, indique, à l’échelle planétaire, une intensification attendue des précipitations extrêmes quotidiennes de l’ordre de 7 % par degré de réchauffement avec un niveau de confiance élevé. Toutefois, cette réponse moyenne dissimule des disparités régionales.
  Dans une France réchauffée de 4 degrés par rapport à la période pré-industrielle (1850-1900), les pluies quotidiennes maximales annuelles pourraient augmenter de l’ordre de 15 % sur le pays, jusqu’à + 20 % sur la moitié nord où les augmentations les plus fortes sont attendues. Ces projections climatiques s’inscrivent dans le cadre de la TRACC (Trajectoire de réchauffement de référence pour l’adaptation au changement climatique).
   
• De plus gros grêlons. Le 6e rapport du GIEC paru en 2021 estime, avec un niveau de confiance faible, que les épisodes de grêle pourraient augmenter pour des niveaux de réchauffement planétaire élevés. Ce niveau faible de confiance s’explique notamment par le fait que les modèles de climat actuel ne représentent pas ou mal les phénomènes menant aux épisodes de grêle. Les études publiées depuis la publication du rapport du GIEC indiquent qu’on ne s’attend pas à une augmentation du nombre de jours de grêle, mais que les orages produisant des grêlons de grande taille (> 2 cm), pourraient être  plus fréquents dans certaines régions d’Europe, en particulier en France et en Italie (Raupach et al., 2021, Battaglioli et al., 2023). Ces tendances ont cependant été estimées à partir de modèles de climat qui ne représentent que les conditions atmosphériques favorisant la formation des orages et de la grêle (comme l’instabilité, l’humidité, la variation du vent avec l’altitude), mais pas les orages directement. 

  Pour étudier l’évolution future de ces phénomènes orageux dans un climat plus chaud, une nouvelle génération de modèles régionaux de climat à résolution kilométrique de type AROME a été récemment développée. Contrairement aux modèles à résolution plus grossière, ils sont capables de représenter de manière réaliste les orages, et permettront prochainement d’apporter des réponses sur les potentiels changements des risques orageux sur la France, notamment sur l’évolution des précipitations extrêmes horaires.