Les vagues de froid

Les vagues de froid sont des événements météorologiques majeurs qui ont des conséquences dans de nombreux secteurs économiques, en particulier les transports, l’énergie et l’agriculture.

Outre les chutes brutales et importantes de température qui, avec la durée, sont leur caractéristique principale elles peuvent être accompagnées de chutes de neige et de vents forts. Le caractère d’une vague de froid est fortement influencé par les reliefs rencontrés lors de l’invasion initiale qui modifient la direction de pénétration des masses d’air froid et les nappes d’eau éventuellement traversées qui en modifient les propriétés thermodynamiques.

Nous montrerons que la prévision au cours des vagues de froid est particulièrement ardue et que les difficultés rencontrées entraînent une baisse de qualité par rapport aux prévisions réalisées «en période normale».

La vague de froid ou «événement froid» a été définie comme un ensemble de jours consécutifs, au moins deux, pendant lesquels les températures minimales sont restées égales ou inférieures à un certain seuil (pour la France -2° ou -4°).

La pratique a montré que, parfois, après une première période froide les températures peuvent fluctuer aux alentours du seuil adopté pour tomber de nouveau en dessous de celui-ci, ce qui risque de couper artificiellement en plusieurs parties un événement unique lié à un contexte synoptique unitaire.

En adoptant des critères de recherche automatique dans les archives climatiques, qui éliminent le risque sus-mention- nous avons établi un inventaire des événements froids en France pour la période 1950-1987.

Le saviez vous ?

La température la plus basse jamais enregistrée en France a été de -36,7 °C à Mouthe (Doubs), à 936 m d’altitude, le 13 janvier 1968.

– Les événements froids majeurs mettent leur empreinte sur l’hiver tout entier, comme ce fut le cas en 1963, qui a totalisé à Strasbourg une durée de 76 jours et un poids de 605, 7 degrés-jours (le poids d’un événement froid est défini comme le cumul des degrés-jours pour la durée de l’événement, c’est à dire des écarts négatifs des températures minimales au seuil de -2°). Une exception de taille s’est passée en février 1956 quand la vague de froid a dépassé par son poids et son intensité (le rapport entre le poids et la durée), toutes les autres, y compris celle de janvier 1963, même si globalement l’hiver 1956 a été moins rigoureux que celui de 1963.

– La direction principale de pénétration du froid en France est le NE, d’où une branche secondaire se dirige vers l’océan Atlantique, en passant par l’Ile de France. Ainsi la partie la plus affectée de la France est celle du nord-est (en l’occurrence Strasbourg), suivie par l’est et le centre. La région la plus «abritée» est celle du sud-est (station Marignane , protégée par le massif des Alpes, -et soumise à l’influence modératrice de la Méditerranée. Un certain effet de canalisation se produit sur la vallée du Rhône.

– La progression du froid sur la France se fait assez vite, entre 1 et 4 jours, pour l’ensemble du territoire, à partir du nord-est vers le sud-ouest. L’importance de son impact diminue au long des trajectoires. Il est plus fort en cas de passages frontaux, comme cela a été le cas en janvier 1968 (variation de -11,3° à Strasbourg entre le 12 et le 13). Les différences thermiques maximales, entre les extrémités des trajectoires sur le sol français, dépassent habituellement 10°. Elles peuvent aller jusqu’à 23°(le 15 février 1985).

– Si janvier est le mois qui cumule le plus grand nombre des cas représentatifs de froid sur l’ensemble des régions de France, la deuxième place est partagée entre février et décembre, qui se révèlent comme des mois assez «productifs» pour les régions du sud-ouest, un cas représentatif associé à un mois est la vague de froid la plus importante rencontrée pendant les 4 mois de l’hiver respectif.

Au niveau continental les analyses ont conduit aux observations suivantes:

– Les vagues de froid qui descendent en hiver vers la France ont comme point de départ le nord du territoire européen de l’URSS et de la Scandinavie où existent des fortes concentrations des masses d’air froid.

– Si au début la direction principale était plutôt de nord, au fur et à mesure que les courants froids avancent sur le continent, pour des motifs que nous allons voir plus tard, leurs trajectoires deviennent d’est et de nord-est.

– Les régions de l’Europe Centrale sont particulièrement touchées par le froid. Quand le rayonnement nocturne est important, à la suite d’une faible nébulosité et de l’existence d’une couche de neige, les températures peuvent descendre largement en dessous de -20°. Ainsi, cette partie de l’Europe constitue elle aussi un foyer potentiel pour une nouvelle vague de froid vers l’ouest du continent. On constate que, dans cette région (Fig.1) les pourcentages du nombre de jours de froid sont du même ordre que dans les régions continentales des hautes latitudes (plus de 90%).

Fig.1 : Pourcentages du nombre de jours de froid, au niveau continental, avec TN < -6° ( par rapport au nombre total de jours de froid en France (235) pendant 14 évènements froids les plus significatifs).

Légende : 94.5 : pourcentage 21 : indicatif de la zone

La spécificité de la surface terrestre exerce une influence importante sur le champ thermique et donc sur le comportement des vagues de froid. Il y a d’abord les différences océan – continent qui se traduisent par l’orientation des isothermes le long des côtes, où les gradients thermiques sont très forts. Ce phénomène est visible surtout sur les côtes norvégiennes où les isothermes sont quasi parallèles et orientées nord-sud. On constate ensuite, les influences exercées par la mer Baltique, la mer Noire et la mer Caspienne sur les courants aériens, surtout quand leurs vitesses ne sont pas très fortes. La Méditerranée occupe une place à part. Pendant l’hiver c’est dans cette région que naissent un grand nombre de dépressions qui jouent un rôle important dans la dynamique des vagues de froid sur le sud du continent.

– L’orographie modifie elle aussi le comportement des vagues de froid. Les chaînes montagneuses en particulier, constituent des obstacles dans la progression du froid, en fonction de leur hauteur et de leur étendue, mais aussi de l’épaisseur de la masse froide. L’exemple le plus significatif est celui des Alpes qui protègent l’Italie face aux invasions froides, en détournant les courants vers la France et la péninsule Balkanique (voir la Fig.1).

L’orientation est-ouest des isothermes, fréquente pendant les événements froids, en est la preuve. Des effets de fœhn peuvent aussi se produire.