Technique de Lemon

Cycle de vie d'un orage unicellulaire avec simulation des précipitations

L’orage unicellulaire est caractérisé par une faible énergie avec peu ou pas de changement des vents avec l'altitude. Donc le cycle de vie d’environ 30 à 60 minutes de ces orages est caractérisé par un courant ascendant plus ou moins fort et vertical. Au départ, nous sommes en présence de cumulus mediocris qui fusionnent entre eux. Ils se transforment ensuite en cumulus bourgeonnants (ou cumulus congestus) avec début de précipitations en leur sein. Lorsque des cristaux de glace se forment au sommet du nuage, ces congestus deviennent par définition des cumulonimbus.

Au stade mature, le cœur de précipitations dans le nuage, qui se trouve à une grande altitude, commence à être trop pesant pour que le courant ascendant puisse le soutenir. Les précipitations descendent dans le courant ascendant et s'évaporent partiellement en refroidissant l'air qui l'entoure. Ce dernier devient alors plus froid que l'environnement, et par poussée négative d'Archimède, accélère vers le sol. Graduellement le courant descendant s'intensifie et supplante le courant ascendant. Après la pluie, l'orage unicellulaire se dissipe rapidement créant une zone plus fraîche autour de lui.

Cycle de vie d'un orage multicellulaire avec simulation des précipitations

Lorsque la force et la direction des vents augmentent avec l’altitude de façon linéaire, le courant ascendant de convection n’est plus à la même position que le courant descendant avec les précipitations. Ceci produit un front de rafales qui s’éloigne en arc du cœur de précipitations et repousse la zone d’ascension. Un surplomb de précipitations se forme donc généralement dans le quadrant sud-ouest de la cellule mère dans l’hémisphère nord alors que les vents dominants de surface viennent de cette direction. Comme le front de rafales se dissocie avec le temps de la cellule initiale en formant des cellules filles, le multi-cellulaire forme une ligne d'orages à différents stades de développement.

La structure radar d'un tel orage multicellulaire est caractérisée par des surplombs sur la partie sud-ouest d’une ligne de fort échos et ces surplombs semblent se déplacer dans cette direction alors que la ligne se déplace à 30° et 70 % de la vitesse des vents dans la couche où se produisent les orages.

Structure horizontale et verticale d'un orage supercellulaire vu par radar.

Lorsque le cisaillement des vents tourne avec l’altitude, on peut arriver à une situation où on a un renforcement du mouvement vertical sous le courant ascendant et une synchronisation entre le front de rafales descendantes et le courant ascendant. De plus, si l'énergie potentielle convective disponible monte au-dessus de 1 500 J/kg, le courant ascendant permettra une très large extension verticale (jusqu'à plus de 15 km) et un sommet protubérant dépassant l'enclume de manière caractéristique.

Ceci donne des cellules orageuses indépendantes en équilibre stable entre l’entrée et la sortie des courants qui leur permettent de vivre très longtemps. Elles peuvent produire de la grosse grêle, des vents destructeurs et des pluies torrentielles. De plus, si un cisaillement horizontal du vent en surface est transformé en tourbillon vertical par le courant ascendant, ces supercellules peuvent produire des tornades si la rotation est accentuée par le courant descendant.

Un tel cumulonimbus comprend du point de vue précipitations une voûte sans échos dans la verticale (images ci-contre à droite) au-dessus du fort courant ascendant, une forme à bas niveau en crochet (gauche) et un fort changement du taux de précipitations près du crochet. Du point de vue circulation de l'air, les zones en bleu sur la figure de gauche montrent où l'air descend dans ce type de nuage donnant des rafales au sol. On remarque que dans le flanc sud, le courant descendant entre en interaction avec le courant ascendant (jaune) et c'est à cet endroit que les tornades peuvent se produire.

• Prévision des orages violents

• (en) Paul Sirvatka et Lester Lemon, « The Lemon Technique » [PDF], College of DuPage Meteorology (consulté le 23 mai 2020).
• (en) « La technique de Lemon » [PDF], Université de l'Illinois (consulté le 23 mai 2020).