Ces coups de froid en mai ont été cristallisés dans la tradition des Saints de Glace. Ceux que la mémoire collective a retenus sont Saint Mamert (le 11 mai), Saint Pancrace (le 12) et Saint Servais (le 13). Mais d’autres saints ont aussi leur dicton hivernal, ainsi : « À la Saint-Honoré (le 16), s’il fait gelée, le vin diminue de moitié. ».

Le printemps est la saison de transition entre l’hiver et l’été. Si le début de la saison est généralement encore hivernal et la fin estivale, entre les deux on peut connaître les deux types de temps. Ainsi, au mois d’avril, des températures de plus de 25°C (jours d’été) peuvent déjà être relevées comme en ce jour d’été très précoce du 4 avril 1946. En revanche, des jours de gel peuvent encore se produire dans la première moitié de mai. Ainsi à Uccle, on a encore eu un jour de gel (température minimale inférieur à 0°C) le 16 mai 1941. Cela contraste énormément avec les Saints de Glace de 1998 qui furent les plus chauds à Uccle depuis 1921. Cette année-là, on enregistra plus de 30°C aux trois dates de ces saints traditionnellement voués à l’hiver.

La mémoire populaire a associé ces retours sporadiques de périodes froides (les dernières de la saison ?) au mois de mai. Mais en fait on les a fixés en moyenne aux 11, 12 et 13 mai. On le voit dans les statistiques, on peut avoir des périodes déjà chaudes qui sont suivies de retour d’air froid comme ce fut le cas cette année-ci avec une température qui monta jusqu’à 25,6°C le 29 avril et cinq jours plus tard ne dépassait plus 7,1°C : presqu’une chute de 20°C.

La cause de ce phénomène se situe dans les situations atmosphériques que l’on peut observer sur notre pays. Les masses d’air qui déterminent le plus souvent notre temps sont associées à des dépressions en évolution depuis l’océan Atlantique vers l’Europe de l’Est. Au cours de ce déplacement, nos régions sont successivement soumises à des masses qui viennent du sud puis qui sont remplacées par des masses d’air venant du nord. Les régions tropicales sont caractérisées par un climat qui ne connaît pas de grandes amplitudes saisonnières de températures. La combinaison de ces masses d’air et en cas de ciel serein, d’un apport de plus en plus important d’énergie avec le Soleil qui monte de plus en plus haut dans notre ciel, permet aux températures d’atteindre dans les cas les plus favorables des températures de plus de 25°C en avril et bien entendu en mai. Mais, lorsque la masse d’air qui vient des régions méridionales est remplacée par des masses d’air qui viennent du nord de l’Europe, la température peut chuter de façon remarquable. Issues de régions qui sortent à peine de l’hiver, ces masses d’air peuvent donc encore être très froides. Dans le cas de cette année, la masse d’air tropicale qui déterminait notre temps à la fin du mois d’avril a été remplacée par de l’air polaire venant du cercle polaire suite au développement d’un anticyclone qui s’étirait depuis l’Ouest de l’Irlande jusqu’en Islande. Le contraste fut particulièrement spectaculaire en France où la température chuta localement de plus de 20°C notamment à Toulouse. Comme des zones de précipitations accompagnaient cet air froid, des chutes de neige se produisirent même à des altitudes relativement basses. À Uccle, en 1986, on a eu 4 jours de neige en mai et 3 en 1979.

Les Saints de Glace se situent une septantaine de jours après le début du printemps météorologique ; on a le même écart temporel avec l’été de la Saint Martin (le 11 novembre) et le début de l’automne météorologique. Le mécanisme est le même sauf qu’après avoir connu des périodes qui annoncent l’hiver, le retour de masses d’air venant du sud ramène une chaleur rappelant l’été.

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Le crépuscule est la période de la journée entre le coucher du soleil et la nuit caractérisée par une perte progressive de la luminosité.

En fait, il y a 3 aubes ou crépuscules. Il y l’aube ou le crépuscule civil, un nautique et un astronomique. Ces trois événements correspondent à des positions du Soleil sous l’horizon. Dans la suite du texte, je parle du crépuscule mais on peut remplacer crépuscule par aube, le pendant du crépuscule avant le lever du Soleil.

Le crépuscule civil est la période où le centre du Soleil est situé à moins de 6° sous la ligne d’horizon ; il s’agit ici d’un horizon idéalisé, situé à 90° du zénith. Le crépuscule nautique est la période où le centre du Soleil est situé entre 6° et 12° sous l’horizon. Par temps clair, sa fin marque la fin du « crépuscule visible » et le début de la nuit perceptible. C’est aussi le moment où d’un navire, on ne peut plus distinguer l’horizon. Le crépuscule astronomique désigne la lueur résultant de l’éclairement des couches supérieures de l’atmosphère par le Soleil encore sous l’horizon, soit la période où le centre de l’astre est situé entre 12° et 18° sous celui-ci. Le soir, la fin du crépuscule astronomique marque le début de la nuit complète. Durant cette période, on n’a pas encore des nuits suffisamment noires pour des observations astronomiques.

Entre le 28 mai et le 15 juillet, le Soleil ne descend pas en dessous de 18 °C qui marque la nuit noire. D’où entre ces deux dates, on ne peut pas parler de nuit astronomiquement parlant.

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Au départ, une dépression se crée au-dessus du désert. Comme il s’agit d’une région sèche et que les nuages peuvent se former, mais ils ne donnent pas ou très peu de pluie ! En revanche, les différences thermiques peuvent engendrer des vents violents et provoquer des tempêtes de sable visibles sur les photos satellites. On peut voir un exemple de tempête de sable au large du Sénégal dans la figure 1.

Ce sont de fines particules qui peuvent rester longtemps en suspension dans l’atmosphère vu leur faible poids. Si les masses d’air se déplacent vers nos régions, elles passent au-dessus de la mer Méditerranée. Cette mer chaude connaît une évaporation très importante. L’air chaud et humide monte et se refroidit en altitude. Les particules venues du désert jouent un rôle de noyau de condensation qui favorise le passage de l’état vapeur à l’état liquide de l’eau. Des nuages se forment.

 Selon leur mode de déplacement et selon la quantité d’humidité, ils vont atteindre la Belgique ou d’autres régions européennes comme l’Allemagne voire la Scandinavie. Quand elles sont au-dessus de notre pays, on peut connaître trois situations. La première, le nuage ne contient pas assez d’eau et il continue vers d’autres régions. La deuxième situation est la plus favorable pour observer ce sable : le nuage est saturé en eau, mais les précipitations sont faibles. L’eau se dépose sur le sol, les voitures, les vitres… Comme la quantité d’eau est faible, la pluie s’arrête vite, ne laissant que quelques gouttes sur ces voitures. L’eau s’évapore, mais en s’évaporant, elle abandonne les particules de sable sur les objets où elle s’est déposée. Ce sable devient alors bien visible. Selon leur origine, ces particules peuvent être jaune, beige ou rouge. Enfin, dans le cas de fortes pluies, l’eau s’écoule sur les véhicules, le sol et puis vers les égouts. Elle emporte avec elle les particules de sable et à la fin de la pluie, après l’évaporation de l’eau, on ne voit plus rien.

Ces situations ne sont pas si rares en Belgique. Mais, de faibles pluies avec du sable sont moins fréquentes et leur visibilité se limite à deux ou trois fois par an. Le 17 octobre 2017, on avait déjà eu un nuage très dense au-dessus de notre commune (voir figure 2).

Figure 2 : photo du nuage de sable observé à la gare de Chastre le 17 octobre 2017 (photo Marc Vandiepenbeeck)

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Cette échelle est composée de degré variant de 0 à 12. Les critères étaient basés sur des éléments visibles d’un navire : l’état de la mer, la présence de moutons (sommet de vagues blanchâtres), trainées d’embrun, amplitude des vagues. Ces degrés sont utiles au temps de la marine à voile. Il fallait savoir quand réduire la voilure pour éviter des démâtages entre autres.

Par la suite on a ajouté des critères pour l’estimation de la force du vent sur terre. Ces critères sont basés le comportement des fumées, des mouvements du feuillage, du soulèvement des poussières, de l’agitation des drapeaux, du comportement des branches et du tronc d’arbres, l’apparition de dégâts (voir figure 1).

Remarque, on ne peut pas attribuer un degré Beaufort (unité Bf) aux rafales.

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La raison de cette situation est, avant tout, normale : la translation de la terre et l’axe de rotation incliné sur le plan de l’équateur céleste d’une part et la rotation de la terre d’autre part.

La rotation de la terre

Sans rotation de la Terre, nous aurions un pôle extrêmement froid où s’installe une haute pression. À l’équateur, l’énergie fournie par le Soleil est maximale. L’air chaud est plus léger que l’air froid et une dépression se place au niveau équatorial. Comme l’air chaud monte, il se crée un appel d’air à ce niveau. Comme au pôle, il y a un excès d’air, il se crée un mouvement de masse d’air au sol vers la zone équatoriale. En altitude, c’est l’inverse, l’air se déplace de l’équateur vers les pôles.

Mais la Terre tourne. Dans une masse en rotation, il se crée une force que Coriolis (1792-1843) a mis en évidence. « Toute particule en mouvement dans l’hémisphère nord est déviée vers sa droite (vers sa gauche dans l’hémisphère sud) ». Une masse d’air venant du pôle Nord et se dirigeant vers le sud est dévié vers le sud-ouest. Tandis qu’une masse d’air se déplaçant vers le nord est dévié vers le nord-est. La cellule qui se serait créée sans rotation de la Terre va se diviser en trois cellules. Deux cellules motrices : la cellule polaire et la cellule d’Hadley. Entre les deux se forme une cellule forcée, la cellule de Ferrel (figure 1).

Aux latitudes élevées (40-60°), on a de l’air qui monte, car l’air froid venant du nord rentre de l’air chaud venant du sud. Il se forme à ce niveau des basses pressions. Au niveau des tropiques, on a de l’air qui descend et cette subsidence crée des zones de hautes pressions. C’est la basse pression d’Islande et l’anticyclone des Açores que l’on a appris dans nos cours de géographie.

La rencontre des masses d’air venant du nord avec celles venant du sud crée le front polaire qui influence fréquemment notre temps.

Les saisons

La translation de la Terre autour du Soleil et l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre incliné sur le plan de l’équateur céleste sont responsables des saisons.

Aux équinoxes, le Soleil est au-dessus de l’équateur et c’est à ce niveau que se trouvent les dépressions équatoriales. Les hautes pressions tropicales se situent aux environs de 30° de latitude et les dépressions polaires se situent aux environs de 50° de latitude. Pour mémoire, la Belgique se situe entre 49°30’ et 51° 30’ de latitude.

En été, le Soleil est au maximum au niveau du tropique du Cancer (autour du 21 juin). En ayant remonté vers le nord, ces dépressions, on repousser les hautes pressions tropicales vers le nord et l’anticyclone du Sahara s’installe sur la méditerranée. C’est pour cette raison que le temps sur le pourtour de la Méditerranée est sec et ensoleillé. Ce qui en fait une destination favorite pour les amateurs de Soleil et de chaleur. Les dépressions polaires sont repoussées vers les 60° de latitudes. Note pays reste sous l’influence des dépressions, mais on se situe le plus souvent dans le secteur chaud des dépressions, ce qui donne un temps plutôt orageux lors de l’été.

Au contraire, au solstice d’hiver, en décembre, la Soleil est à la verticale du tropique du Capricorne. La présence plus méridionale des dépressions équatoriales, permet aux anticyclones de se situer à des latitudes plus méridionales.  L’anticyclone du Sahara est situé sur le désert du même nom. Celui des Açores se situe au large des Antilles. Ce qui permet aux dépressions polaires de s’étendre vers le sud. La Belgique se trouve alors sur la ligne du front polaire qui est accompagné de précipitations plus ou moins importantes.

Précipitations en hiver

On voit qu’avoir des précipitations en hiver n’a rien exceptionnel. Dans le tableau ci-dessous, on trouve les normales des quantités de précipitations et du nombre de jours avec des précipitations des quatre saisons à Uccle.

On note que l’hiver est la deuxième saison la plus pluvieuse derrière l’été, mais la première en fréquence des jours avec des précipitations mesurables (≥ 0,1 mm). Si l’été dépasse l’hiver, c’est une saison plus chaude et de ce fait, l’atmosphère peut contenir plus de vapeur d’eau pouvant provoquer des précipitations abondantes sur des cours laps de temps alors qu’en hiver on a des précipitations qui durent plus longtemps.

Les hivers très pluvieux

Les dix hivers les plus pluvieux et les dix moins pluvieux à Uccle sont repris dans le tableau suivant :

 Concernant les hivers les plus pluvieux, on voit qu’il n’y a pas de réelle tendance à une augmentation. Seule la décennie 1990 à deux hivers remarquablement pluvieux à la suite du mois de décembre 1993 et du mois de janvier 1995 qui furent extrêmement arrosés avec des inondations importantes en Belgique. 

Alors certaines années sont aussi extrêmes ? Je pense que les deux facteurs les plus importants sont la température de l’océan Atlantique et/ou la température de l’atmosphère.
Si la température de l’atmosphère est plus élevée qu’habituellement, elle peut alors contenir plus de vapeur d’eau qui lorsque la température commence à baisser, la vapeur d’eau se transforme en gouttes qui vont entrainer des précipitations plus abondantes que d’habitude.

Et le vent ?

Le vent est principalement fort dans les zones des dépressions où la pression varie fortement sur un espace relativement court. On parle d’un fort gradient de pression (figure 2). En général, on est dans cette zone quand la dépression s’approche de notre pays et/ou quand elle s’éloigne du pays. En revanche, lorsque le centre de la dépression se trouve sur notre pays, on n’a pas beaucoup de vent.

Exceptions à cette situation normale

Bien entendu, en météorologie, toutes les situations sont possibles. Une situation relativement fréquente est une zone de haute pression qui s’installe sur le sud de la Scandinavie. C’est le cas de ce 8 janvier 2024 où la zone entre l’Écosse et l’Estonie est supérieure à 1035 hPa et le centre de l’anticyclone est situé sur le sud de la Norvège (figure 3).

Cette situation amène sur nos régions des courants venant de l’est. La masse vient la Russie européenne et ne passe pas au-dessus d’aucune masse d’eau et est de ce fait très sec. On parle aussi du Moscou-Paris. En général, les grandes périodes de froid sur notre pays sont dues à cette situation.

D’autres situations sont également possibles. Ainsi, un anticyclone sur les Îles Britanniques et une dépression sur l’Allemagne provoque une situation de blocage et le temps reste le même pendant plusieurs jours.

Conclusions

Le temps que nous subissions dépend de nombreux facteurs. Le fait que notre temps est fréquemment pluvieux provient de facteurs astronomiques de la Terre : rotation de la Terre, sa translation autour du Soleil et inclinaison de l’axe de rotation sur le plan de l’équateur. Ces facteurs organisent la circulation générale. Mais, la nature est plus capricieuse et se permet de nombreuses variations de structure des centres d’action qui déterminent notre temps. C’est comme cela que l’on peut avoir de longues périodes pluvieuses ou sèches ou encore des alternances de ces types de temps.

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Lorsque le ciel est voilé par des cirrus (nuages de haute altitude composés de cristaux de glace), des phénomènes optiques autour du Soleil ou de la Lune peuvent apparaître. Ces nuages sont constitués de particules de glace. Comme les rayons du Soleil sont réfractés et réfléchis par et dans une goutte d’eau, ils le sont également dans les cristaux de glace qui constituent les cirrus.

Dans certaines circonstances, ces cristaux prennent la forme de plaquette ou de prisme hexagonal. Cela engendre autour du Soleil différents cercles ou taches lumineuses.

Les différents phénomènes observables dans un halo sont présentés dans la figure ci-jointe. Les plus fréquents sont le cercle de 22° et les parhélies. Le cercle de 22° est le petit halo. Il est rarement complet. De part et d’autre de ce cercle, deux taches peuvent apparaître à la hauteur du Soleil et juste à l’extérieur du petit halo : il s’agit des parhélies. Ceux-ci peuvent être prolongés par des arcs parhéliques. Ils peuvent apparaître sous l’aspect d’une tache laiteuse ou colorée comme un arc-en-ciel. Selon un axe vertical, on peut également voir deux taches laiteuses autour du Soleil et à l’intérieur du petit halo : ce sont les piliers solaires. Sur la partie supérieure du petit halo, on peut quelquefois observer deux arcs de cercle : l’arc tangent supérieur et l’arc de Parry. Autour du Soleil, peut apparaître un second cercle d’ouverture de 46°, il s’agit du grand halo qui est dû à des réfractions et réflexions multiples au sein des cristaux de glace. Comme l’arc tangent supérieur, un arc parfois coloré peut être observé au sommet du grand halo. De part sa position, on le dénomme arc circumzénithal. Tous ces phénomènes peuvent être vus ensemble ou partiellement.

Météorologiquement, il est défini plusieurs phénomènes optiques de ce type. Dans la figure ci-contre, il y a autour du Soleil:

    (a) Le « petit halo », cercle décalé de 22° par rapport à la source lumineuse, blanc avec une frange intérieure rouge ;

    (b) Le « grand halo », cercle décalé de 46° par rapport à la source ;

    (c et c’) Arcs tangents supérieurs ;

    (d) L’arc supérieur de Parry ;

    (e) L’arc circumzénithal, centré sur le zénith ;

    (f, f’) Arcs infralatéraux ;

    (g) Arc tangent inférieur ;

    (h, h’) La colonne lumineuse, colonne verticale apparaissant à la verticale du Soleil à son lever ou coucher ;

    (i, i’) Le parhélie de 22°, ou « faux soleil »5,4, tache de couleur apparaissant à l’horizontale du Soleil, décalée de 22°. Le même phénomène peut se produire avec la Lune et prend le nom de parasélène. La paranthélie est similaire au parhélie, mais située à d’autres endroits sur le cercle parhélique (nommé parasélène avec la Lune) :

        (j, j’) Parhélie de 46° ;

        (l, l’) Parhélie de 90° ;

        (m, m’) Parhélie de 120°.

    (k) Le cercle parhélique, cercle parallèle au sol, passant par le Soleil et faisant le tour de l’horizon.

Un autre type non montré :

    L’anthélie, tache blanche située à l’opposé du Soleil sur le cercle parhélique. Nommée antisélène si ce phénomène concerne la Lune.

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Notre année ne compte pas exactement de 365 jours mais 365,2421898 jours soit 365 jours 5 heures 48 minutes 45,198 secondes. Du temps de César, les astronomes ont constaté qu’au fil du temps le début des saisons se décalait lentement. Sous l’empire romain, le calendrier a ainsi été réformé en introduisant un jour supplémentaire tous les 4 ans, en introduisant l’année julienne et en prenant en compte une année de 365,25 jours.

Mais dans les faits, il y a toujours ces 11 minutes 45,198 secondes qui ne sont pas récupérées. Ce décalage a conduit au solstice d’hiver qui est fixé vers le 13 décembre. Cela explique pourquoi on a un dicton qui traduit cela : « À la Sainte Luce, les jours avancent du saut d’une puce ».

Le calendrier julien a été d’application jusqu’au XVIe siècle. Le pape Grégoire XIII fait refaire les calculs et a introduit l’année grégorienne en 1582. Pour rattraper le calendrier julien, on a supprimé 10 jours. Le lendemain du 4 octobre fut le 15 octobre. Ce changement ne se fit pas partout à la même date. Dans le calendrier grégorien les années multiples de cent ne sont pas bissextiles sauf les années multiples de 400. Ainsi 1700, 1800 et 1900 ne furent pas bissextiles, mais 2000 l’a été.

Reste ces quelques minutes de décalage qui s’accumulent au cours du temps. Par conséquent, si l’année était de 365,25 jours, on aurait un décalage de 6 heures entre chaque date de la même saison. Ainsi le printemps 2001 a eu lieu le 20 mars à 14:30:44, l’année suivante, ce fût le 20 mars à 20:16:10 au lieu de 20:30:44. Ce décalage s’accumulera d’année en année. La dernière année où le printemps a commencé le 21 mars était en 2011. Depuis lors et jusqu’en 2043, il aura lieu le 20 mars. Ensuite, il aura lieu le 19 ou le 20 mars. La prochaine année où le printemps commencera le 21 mars sera en 2102.

Les dates de début des autres saisons varient également dans ce sens. Ainsi l’été commence soit le 21 juin, soit le 20 juin. En 1975, il a débuté le 22 juin et ce sera de nouveau le cas en 2203. L’automne débute généralement le 22 ou le 23 septembre. En 2092, il commencera le 21. L’hiver commence habituellement le 21 ou le 22 décembre. En 1903, il a débuté le 23 décembre et tombera de nouveau à cette date en 2303.

Le site IMCCE (Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides) de vous permet de retrouver facilement les dates des débuts de saison :

https://promenade.imcce.fr/fr/pages4/439.html

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La fiabilité des modèles est grande pour le court terme, mais elle diminue avec une échéance plus longue. On peut donc faire confiance pour les 4 prochains jour. Néanmoins, il devrait continuer à faire très chaud au-delà de mardi. En dehors de lundi, on ne prévoit pas encore plus de 30 °C mais cela pourrait changer et se préciser dans les prochains jours.

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Chaque phénomène a ses propres caractéristiques. Une sécheresse de 5 mois n’est pas équivalente à une sécheresse qui s’étale sur 12 mois. Une sécheresse de 5 mois au printemps n’a pas les mêmes conséquence qu’une sécheresse de même longueur mais qui commence en août. Et ainsi de suite…

En outre, il y a trois niveaux de sècheresse :

• Une sécheresse commence à toucher la partie superficielle d la surface du sol. Au printemps, alors que la végétation commence à se développer, le manque d’eau est plus dommageable que celle qui se produit en fin d’automne. 

• Le deuxième niveau va avoir un impact sur les cours d’eau. Quand le manque de précipitations atteint un certain niveau, les sources débitent moins d’eau jusqu’à devenir taries pour d’autres. De ce fait, les cours d’eau ne sont plus alimentés correctement et le niveau d’eau baisse pouvant entrainer des perturbations dans la navigation fluviale. Cette étape va aussi impacter nos loisirs puisque quand le niveau des rivières est trop bas, on ne peut plus pratiquer du kayak par exemple.

• Le troisième niveau, si cela se prolonge, va toucher les nappes phréatiques c’est-à-dire les réserves d’eau dans le sol. Cela impacter nos besoins en eau dans notre quotidien : eau potable, restriction de la consommation en interdisant d’arroser les jardins, de laver les voitures et de remplir les piscines, etc.

Mais qu’en est-il pour ces dernières semaines ?

L’été dernier avait été nettement excédentaire en précipitations, l’automne et l’hiver ont été normalement arrosés. Les nappes phréatiques étaient en capacité normale. La sécheresse a débuté au mois de mars avec un déficit très important. L’observatoire de Uccle A constaté une quantité d’eau recueillie de 2,2 mm alors que la normale est de 59,3. Le mois d’avril a également été déficitaire mais de façon moins grave qu’en mars. Le mois de mai est également déficitaire pour le moment avec, pour les 17 premiers jours, 1 mm d’eau précipitées. On prévoit pour ce jeudi 19 mai et le lendemain de fortes précipitations. Ce jeudi matin, on a mesuré 6,2 litres au mettre carré pendant l’orage du matin. Cela modifiera les données de ce mois. Malheureusement, ce sont des orages qui donnent en général beaucoup d’eau en peu de temps, ces pluies ne sont pas utiles pour réduire la sécheresse car le sol est très sec et la majorité de l’eau va ruisseler sans pénétrer dans le sol. Et ce qui ne va pas ruisseler sera directement absorber par la végétation. L’idéal serait des précipitations peu intenses et de longue durée pour bien pénétrer dans les sols.

Actuellement, c’est l’agriculture qui est la plus impactée par le déficit actuel des précipitations. Et malheureusement les prévisions de l’IRM ne sont pas optimistes.

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Le matin, au lever du soleil, la température est la plus basse. Puis, comme il n’y a aucun nuage, le soleil réchauffe rapidement le sol et l’atmosphère. La température augmente rapidement comme on peut le voir dans la figure ci-dessous

L’air a deux propriétés physiques très importantes :

• L’air chaud est plus léger que l’air froid
• Le contenu maximum en vapeur d’eau varie en fonction de la température. L’air froid contient moins de vapeur d’eau que l’air chaud.

Or avec la montée de la température et le chauffage inégal du sol et de l’air, des masses où l’air est plus chaud s’élèvent et en prenant de l’altitude. Ces masses d’air se refroidissent et l’excès de vapeur d’eau doit se condenser et les nuages se forment. Ces nuages sont des cumulus appelés plus communément nuages de beau temps.

C’est le même phénomène qui permet aux rapaces ou aux planeurs de s’élever rapidement en profitant de ces ascendances thermiques.

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