Les orages en Time Lapse, une autre approche visuelle.

[Éric Dargent]

Le 'Time Lapse' ou traduit littéralement 'intervalle de temps' et plus connu en français sous le nom de 'accéléré' est une technique de montage vidéo.
Celle-ci repose sur deux types de médias que sont la vidéo et la photo. La première consiste à accélérer la capture vidéo initiale, la deuxième à mettre bout à bout une séquence photo d'un sujet à un intervalle régulier afin de recréer au final l'animation de celui-ci ou de son environnement.
Ce procédé est souvent utilisé pour accélérer la vue d'un phénomène lent dont l'oeil a du mal à percevoir le mouvement.
A l'heure actuelle, avec l'explosion des médias et moyens de communication, il est aisé de trouver une multitude de vidéos de Time Lapse.

Dans le cadre qui nous concerne, je me suis lancé dans une recherche et sélection méticuleuse et pertinente afin de vous présenter les meilleurs cas d'école avec la plus grande qualité possible.

Place donc à un docu-vidéo uniquement basé sur des Time Lapse pour retracer l'évolution et les comportements des phénomènes orageux et je vous propose d'entrer dans vif d'une manière éducative, du commencement d'une belle journée d'été que nous allons modeler au gré nos besoins!
Tout le monde sait qu'après la pluie vient après le beau temps mais beaucoup moins savent qu'avant la pluie, des signes précurseurs nous laisse entrevoir la possibilité d'une évolution kéraunique, voire tornadique.

Les premiers prémices de cette évolution face à un ciel bleu sont certainement ces cirrus capilaris suivi de fibratus et floccus qui témoignent d'une modification des flux d'air dans les hautes couches.

Cirrus

Si une instabilité touche également les couches inférieures alors les cumulus humilis ainsi que mediocris font alors leur apparition

Cumulus Humilis

Cumulus Mediocris

Cumulus Mediocris quasiment au stade de congestus

Les altocumulus castellanus et stratocumulus castellanus sont aussi potentiellement annonciateurs d'orages. Les premiers apparaissant de préférence en fin de journée lorsque la convection d'un sol chauffé vient perturber la masse d'air de la couche supérieure qui se rafraîchit avec le coucher du soleil.

Altocumuls Castellanus

Stratocumulus Castellanus

C'est avec ce types types de nuages et lorsque la couche d'air à la base de ceux-ci est très sèche que nous pouvons contempler les virgas, précipitations qui s'évapore dans cette masse d'air avant d'atteindre le sol.

Virga Time Lapse 1

Virga Time Lapse 2

A présent l'arrivée des premiers congestus semble de bonne augure mais rien n'est joué pour autant si tous les paramètres ne se combinent pas au bon moment...

Effondrement de Congetus 1

Effondrement de Congetus 2

Fort heureusement, d'autres congestus sont là pour nous promettre une meilleure suite!

Congestus 1

Congestus 2

La présence de pileus (bonnet en latin) nous indique la présence de forts courants verticaux permettant des phénomènes tels que grêle et rafales descendantes. D'ailleurs notre ami Mike en a capturé un magnifique lors de l'orage supercellulaire du 10 septembre visible au tout début de la vidéo et particulièrement à 00:22, une petite perle! A voir dans la section Récit Photos & vidéos!

Pileus

Pileus et courant ascendant

Les bases du nuage et de la masse d'air le constituant avancent, s'élargissent mais il prend aussi de la hauteur, plusieurs phénomènes et stades sont alors visibles. La surface de contact entre les différentes masses d'air horizontales nous offre leurs mammatus alors que le contact vertical avec la troposphère pousse notre congestus et/ou pileus au stade de nimbus voire nimbus capillatus incus. Le courant ascendant vertical (updraft en anglais) qui alimente la cellule est bien visible, se présente même avec certaines conditions sous une forme bien structurée apellée 'arcus' et l'activité électrique peut également commencer.

Les arcus :

Arcus1

Arcus 2

Arcus 3

Arcus 4

Courants ascendants :

Courant ascendant 1

Courant ascendant 2

Courant ascendant 3

Courant ascendant 4

Mammatus :

Mammatus 1

Mammatus 2

Mammatus 3

Mammatus 4

Nimbus :

Cumulonimbus 1

Cumulonimbus 2

Cumulonimbus capillatus incus 1

Cumulonimbus capillatus incus 2

Il convient alors de s'éloigner afin d'étudier le phénomène dans son ensemble pour savoir quel type d'orages nous oberservons.
Ici tous les coups sont permis, nous allons donc faire exploser notre cumulonimbus dans toutes ses formes possibles. Nous allons d'abord, comme tout traqueur respectif qui consulte ses cartes, parler en termes d'images et échos radar qui somme toute traduit également l'observation visuelle in situ.
Bienvenue dans le monde des MCS, lignes de grains, supercellules ainsi que derecho, écho en arc et compagnie!

Première forme observée et la plus fréquente dans nos contrées, la ligne de grain. Comme son nom l'indique, elle se présente sous la forme d'une ligne active se déplaçant le long de la zone de contact de deux masses d'air. Les arcus sont souvent moins structurés et ressemblent plus à des rouleaux stratiformes boudinés.

Echo radar d'une ligne de grain

Ligne de grain 1

Ligne de grain 2

Ligne de grain 3

Deuxième forme étudiée, le derecho. Il est le fruit d'une ligne de grain rencontrant un flux d'air cisaillant son avancée en haute altitude sur son front avant qui va la déformée, lui conférant une image en arc ou crochet par les turbulences atmosphériques horizontales et verticales générées à cet endroit. C'est là juste à l'arrière de cette 'anomalie' (sans rentrer dans les détails) que de puissantes rafales descendantes, chutes de grêle et formations rotatives voire tornadiques de faibles ou moyennes intensités peuvent voir le jour avec ce type de système convectif.

Echo radar d'un Derecho

Derecho

Troisième forme, l'écho en arc ou 'bow echo' en anglais. Sa forme radar très typée en arc protubérent ne laisse aucun doute à son identification. C'est le système de méso-échelle le plus propice aux tornades de moyennes et fortes intensités ainsi qu'aux chutes de grêles et rafales descendantes extrêmes. Les courants ascendants et descendants sont généralement bien visibles ainsi que la rotation du méso-cyclone qui les accompagne.

Echo radar de deux échos en arc

Echo en arc 1

Echo en arc 2

Echo en arc 3

Dernière forme, le MCS (Meso-scale Convective System) ou sytème convectif de méso-échelle est un ensemble d'orages qui se répartissent avec le temps, en ligne ou en zones, pour former des entités qui peuvent occuper de plusieurs dizaines à quelques centaines de kilomètres de longueur ou de diamètre.

Echo radar d'un MCS avec positionnement et force des tornades générées(patientez et observer la montée en puissance du phénomène!)

MCS 1

MCS 2

Il est bon constater que ces différents systèmes actifs peuvent passer d'une forme à une autre au cours de leur évolution voire contenir plusieurs systèmes différents en leur sain. Une ligne de grain peu devenir un MCS et un MCS ou un derecho peut générer et contenir des échos en arc. L'observation à un temps t d'un système ne reflète donc pas nécessairement sa vie, son histoire dans le temps.
Justement, quittons cette échelle et rapprochons-nous à nouveau de ces monstres atmosphériques afin d'étudier de plus près les phénomènes qui en découlent.

A l'avant d'une cellule ou d'un front, on retrouvera systématiquement un front de rafale qui est un courant descendant responsable de la goutte froide au sol à l'avant du nuage. Cele-ci provoque généralement ce que l'on apelle un 'wind reverse' traduit littéralement 'reversement de vent'. En effet, lorsque l'on se positionne à l'avant d'une cellule, il y a d'abord les courants ascendants qui l'aliment (et vont donc dans le sens inverse de sa trajectoire), puis ensuite arrive le front de rafale, courant descendant se déplacant rapidement vers le sol et vers l'exterieur de la cellule en s'écrasant contre celui-ci, se glissant dans un subtile équilibre sous la zone d'ascendance.

Front de rafale d'une supercellule type HP

Front de rafale d'une cellule en fin de vie

sa puissance dépendra surtout de sa vitesse de chute déterminée par le courant jet ou talweg d'altitude qui l'alimente ainsi que la quantité et la température de l'air saturé en humidité dans le flux descendant (qui influence bien entendu le poid de la masse d'air une chute donc sa vitesse). Son apparence visuelle dépendra du type d'orage auquel il appartient, étalement en un cercle concentrique autour de la cellule pour les unicellulaires, arc dans la direction de déplacement des orages pour un multi-cellulaires ou un supercellulaire et front de rafale sur une longue ligne à l'avant du système pour les ligne de grain et derecho.
Lors de conditions particulières, le front de rafales peut être l'initiateur de rafales descendantes (supérieures à 64km/h) de plus ou moins grande taille encore plus puissante et destructives nommées micro-rafales (0-4 km d'envergure) et macro-rafales (à partir de 4km) et peut aussi servir de point convergence pour la rotation d'un mésocyclone avec les conséquences bien connues qui peuvent s'en suivre. A noter que les inondations-éclair ou 'flash flood' dues à une très importante mais très localisée de chute de pluie ou de grêle peut survenir lors de rafales descendantes dites 'humides' contrairement à leurs homologues dites 'sèches' mais plus rarement rencontrées.
Attardons-nous donc quelque peu sur les rafales descendantes et faisons virvolter notre cumulonimbus à présent en pleine forme que nous pouvons dès lors appeler 'nuage mur'...

Les Micro-rafales ou Microburst :

Micro-rafale 1

Micro-rafale 2

Micro-rafale 3

Les Macro-rafales ou Downburst :

Rafale descendante 1

Rafale descendante 2

Chute de grêle

Reprenons notre cumulonimbus et donnons-lui un encore un peu plus d'énergie et de vigueur pour qu'il puisse atteindre le stade tant attendu de supercellule. Trois possibilité s'offrent à nous dans cette évolution, la première étant la supercellule LT (ou Low Top) c'est-à-dire lorsque que la tropopause est très basse (moins de 10 km) et que dès lors la cellule ne pourra pas atteindre des altitudes supérieures et des dimensions aussi importantes que ses congénères. On parlera alors de 'mini-supercellule' mais ce n'est pour autant que forte activité électrique, chutes de grêle, rafales descendantes voire tornades ne seront pas au rendez-vous car son fonctionnement est identique au supercellule dites 'classiques'.

Supercellule LT 1

Supercellule LT 2

A présent relevons cette tropopause et donnons toutes les chances à notre cellule d'atteindre le stade de 'supercellule classique', propice à la formation de tornades de forte intensité.

Supercellule 1

Supercellule 2

Supercellule 3

Voire supercellule HP (High Precipitation) ou cellule diluviennes et où les fortes chute de pluie et grêle entoure complétement le mésocyclone. Les tornades faibles et modérées (mais parfois fortes) pouvant s'y formées sont moins visible voire indectectable car masquées par le rideau de pluie ce qui accroit les risques 'd'effet de surprise' et les rend plus dangereuses que ses congénères.

Supercellule HP 1

Supercellule HP 2

Supercellule HP 3

Et enfin, la reine des supercellules par son aspect visuel, la supercellule LP (Low Precipitation) ou supercellule sèche, comme son nom l'indique, est quasiment voire totalement dépourvue de précipation au sol, se développant dans un environnement sec. Ceci lui confère un aspect visuel net et contrasté particulièrement photogénique et recherché par les traqueurs. Même si il n'abouti pas au stade de tornade, le 'funnel cloud' ou nuage rotatif est toujours impressionnant.

Supercellule LP 1

Supercellule LP 2

Supercellule LP 3 Séquence 1
Supercellule LP 3 Séquence 2
Supercellule LP 3 Séquence 3

Nuage rotatif ou 'funnel cloud' :

Funnel Cloud 1

Funnel Cloud 2

Funnel Cloud 3

Un autre aspect bien visible lors de Time Lapse est le Rear-Flank Downdraft (RFD) ou courant descendant du flanc arrière. Le Front-Flank Downdraft (FFD) ou courant descendant du flanc avant n'est autre que le front de rafales, associé à la goutte froide et accompagné ou non de précipitations et/ou rafales descendantes.

Rear-Flank Downdraft (RFD) 1

Rear-Flank Downdraft (RFD) 2

C'est l'interaction entre ces courants descendants et le courant ascendants qui peut engendrer le phénomène 'number one' des orages, la tornade! Je ne rentrerais pas dans les détails de leur structure (voir section dossier->pédagogie pour toutes les infos) et n'aurai pour autre commentaire que "Faites plaisir à vos yeux!"...

Tornade 1

Tornade 2

Tornade 3

Un autre phénomène plus techniques peut entrer en jeux lors d'orages et je vous propose de couper notre cellule en deux. Cela s'apelle un 'storm splitting' et arrive lorsqu'un puissant courant descendant s'effondre au milieu de la cellule en formation et nous donne au final deux cellules indépendantes.

Courte vidéo éductaive du Storm Splitting

Storm Splitting

Sans oublier un phénomène typique précédent ou suivant certains orages humides, l'arc-en-ciel!

Arc-en-ciel 1

Arc-en-ciel 2

Arc-en-ciel 3

Double Arc-en-ciel


Après ce tour d'horizon assez complet des différents phénomènes orageux bien distincs, je vous propose quelques Time Lapse divers de situations orageuses.

Arizona Thunderstorm Time Lapse

Darwin Thunderstorm Time Lapse

Italie : Time Lapse d'un cumulonimbus et de son activité électrique

Time Lapse de l'activité électrique vu de la Station ISS

Et un petit bonus pour terminer, rien avoir avec les orages mais juste pour le plaisir des yeux...

Haboob à Phoenix

Altocumulus Lenticularis

Eruption de l'Eyjafjallajökull en Island

Aurore Boréale 1
Aurore Boréale 2
------------------------------
Membre responsable de la section "Phénomènes orageux - Recherches et analyses"
Membre de l'association Keraunos
"Ceux qui sont pour la liberté sans agitation sont des gens qui veulent la pluie sans orage" Marc Twain

[Jean Yves Frique]

Hé bien, ça c'est de la recherche!

Voilà qui va occuper une bonne partie des longues soirées d'hiver

J'ai bien sûr été voir les vidéos des supercellules, et notamment de la HP et sur la première, elle confirme visuellement la classification en HP de celle qui a touché notre pays le 10

Cependant, pour la troisième, je trouve un peu dommage de faire un time lapse avec une route en premier plan

En tout les cas, superbe travail de recherches Éric

Je pense même qu'il serait intéressant de discuter de tout cela car une telle partie mériterait d'être insérée sur le site

PS: Je l'ai bien sûr mis en épinglé
------------------------------
Co-fondateur et responsable prévisionniste du site Belgorage:
http://www.belgorage.com/
Membre adhérent de l'association Keraunos
http://www.keraunos.org/

[Nicolas Baluteau]

... ou comment mieux connaître le comportement de nos chers orages par le biais du timelapse. Très bonne idée de thématique, et très bon réflexe de Jean Yves de nous avoir mis ça en épinglé, cet exposé fouillé le vaut largement ! 

Quelques petites fautes ça et là à corriger, et je le verrais bien moi aussi inséré dans le site.

[Éric Dargent]

Merci pour vos commentaires! Effectivement il faudrait remanier certaines syntaxes et corriger quelques fautes et coquilles avant pouvoir en faire un 'didacticiel' digne de ce nom!
En attendant je vais déjà corriger ce que je peux, il était tard quand j'ai posté!

[Geoffroy Gauthier]

Très très bon travail Eric! et très instructif! Bravo  
------------------------------
Chasseur d'orage comme son papa !
Belle cellule orageuse relativement électrique le 28 juin 2011 à 16-17-19-21h00.
très beaux orages très électrique Le 18 Août 2011 19-19h40 -- 20-21h40
23 Août MCS 00h50-1h45---26 A 8h30-8h40

[Michael Baillie]

Alors là Eric, félicitation, ta motivation n'est pas à démontrée C'est un fabuleux travail de recherche que tu as effectuée là En ce qui concerne les nuages en timelapse, faire une partie dédiée à cela sur le site est faisable surtout que je possède énormément de timelapse. Ceux-ci sont pour la plupart visibles dans les vidéos déjà disponibles mais dans une mesure limitée. Je possède toute les catégories de cumulus dans ce domaine ainsi que des cumulonimbus en formation et en dissipation. C'est une idée qui me plaît bien car cela me donnerait l'occasion d'exploiter davantage les rushes que je possède

Je vais noter cela dans les choses à effectuer à l'avenir... Décidemment, ce n'est pas demain la veille qu'on arrivera au bout de nos projets...
------------------------------
Co-fondateur et responsable de la section photos et vidéos du site Belgorage.
http://www.belgorage.com et http://www.phenomenes-naturels.com

[Robert Vilmos]

Merci beaucoup, Éric, pour ces précieux time lapses qui permettent d'étudier et de comprendre bien des choses et, surtout dans un premier temps, d'identifier les différents phénomènes orageux ou liés aux orages. Et puis, quel plaisir pour les yeux !!!

[Éric Dargent]

C'est sûr que ça en fait des projets ! Mais tant mieux, c'est la preuve que le site vit, que le collectif se bouge !

En tous cas, je suis partant pour ce projet, il faudra que l'on se revoit un de ces quatre pour discuter un peu de tout ça !

En même temps, me lancer dans des timelapses photographiques sur les orages me tentent bien également, c'est une autre approche que j'ai déjà expérimenté de temps en temps dans d'autres domaines mais trop rarement en traque !
------------------------------
Membre responsable de la section "Phénomènes orageux - Recherches et analyses"
Membre de l'association Keraunos
"Ceux qui sont pour la liberté sans agitation sont des gens qui veulent la pluie sans orage" Marc Twain