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Quels sont les facteurs influençant la fréquence de foudroiement ? Par quoi est attirée la foudrefoudre ? Chaleur, ou plutôt gradient de température, et humidité, même légère, sont indispensables à la formation des nuagesnuages orageux. Chaque fois que l'un de ces deux facteurs vient à manquer (par exemple dans les régions polaires ou les régions désertiques), il ne se produit d'orageorage que de façon exceptionnelle.
Nuit d'orage à Frankfurt. © Tabor - Domaine public
Foudre et orage : le niveau kéraunique
Sous les tropiquestropiques, les orages sont fréquents. En France, les orages ne menacent véritablement la stabilité du temps qu'entre dix et 35 jours par an. Le niveau kérauniqueniveau kéraunique en un lieu donné est le nombre moyen de jours par an (ou an-1) au cours desquels le tonnerretonnerre y a été entendu.
Par quoi est attirée la foudre ? © Owen, Flickr, CC by-sa 2.0
C'est une notion improprement quantifiable car si dans une région tempérée une tempêtetempête orageuse frontale peut passer en quelques minutes ou y séjourner pendant plusieurs heures en pleine activité, dans les régions tropicales la foudre émanant d'un nuage stationnaire sur quelques kilomètres carrés de territoire peut être entendue dans un rayon de 40 km (10 km seulement dans nos régions urbanisées) donnant une impression terriblement exagérée de l'activité orageuse.
Les orages s’accompagnent en général de pluie, d’éclairs et de tonnerre, mais savez-vous d’où part exactement la foudre ? Unisciel et l'université de Lille 1 nous expliquent, avec le programme Kézako, les mystères de ce phénomène. © Kézako
Alpes du Sud, Pyrénées et Massif Central : les régions les plus foudroyées
En France, les régions les plus souvent foudroyées sont les Alpes du Sud, les Pyrénées (surtout occidentales) et le Massif Central où le niveau kéraunique dépasse nettement 30 par an. Sur la côte nord-ouest, le long de la Manche, il est plus faible, compris entre 10 et 18 par an. Pour l'ensemble du territoire français, on adopte une valeur moyenne de 20 par an.
Le niveau kéraunique est une grandeur indicative de l'activité orageuse qui est peu rigoureuse, car elle ne donne aucune indication sur le nombre de coups frappant la Terre, un jour donné. On lui préfère de loin la notion de densité locale des coups au sol, c'est-à-dire le nombre de coups frappant le sol par kilomètre carré et par an (km-2.an-1). Dans les régions tempérées, la densité des coups au sol (exprimée en km-2.an-1) vaut approximativement le dixième du niveau kéraunique (exprimé en an-1).
Carte mondiale de la densité des coups de foudre au sol. © Nasa
En France, cette relation fournit une densité des coups au sol comprise entre 1 et 3,5 km-2.an-1 avec une moyenne de 2 km-2.an-1. Au Brésil, en Indonésie et en Afrique Centrale, la densité des coups au sol est beaucoup plus importante, elle se situe entre 8 et 15 km-2.an-1. Une relation empirique intéressante, valable pour des structures isolées (pylône, tour, cheminéecheminée, antenne, etc.) en terrain horizontal plat ne dépassant pas une hauteur h de 100 m, fournit la fréquence de foudroiement dans une région de niveau kéraunique donné. Ainsi, une tour isolée de 50 m de hauteur en plaine, dans une région de niveau kéraunique égal à 20 par an, serait frappée par la foudre en moyenne une fois tous les douze ans, alors qu'une tour isolée de 100 m de hauteur serait frappée une fois tous les trois ans.
Échos radar en série, ou train, caractéristique des orages à formation rétrograde. Les flèches donnent la direction de déplacement des orages individuels mais la reformation se produit toujours au bout en bas de la ligne. © DP
Comment expliquer la fréquence de foudroiement ?
La hauteur d'une structure n'est pas le seul facteur influençant la fréquence de foudroiement. Des facteurs essentiellement topologiques (humidité du sol et réchauffement local, couloirs orageux favorisés par des courants d'air dans les vallées, foudroiements à flanc de coteau plutôt qu'au sommet des montagnes, orages de chaleur souvent localisés, etc.), géologiques et orohydrographiques (les failles, les crevasses, les nappes d'eau, les terrains marécageux, les saillies... attirent la foudre) expliquent les attirances locales préférentielles.
À petite échelle (de l'ordre quelques centaines de mètres), la conductivité du sol joue un rôle important sur la probabilité d'impact. Plus un sol est conducteur, plus il attire la foudre, comme on le vérifie aisément en laboratoire. En revanche, la conductivité locale de l'air (ou sa concentration ionique), ne semble pas influencer la fréquence de foudroiement, les concentrations ioniques mesurées en présence de perturbations orageuses étant beaucoup trop faibles.
