vignette|Image satellite d'une goutte froide synoptique à l'ouest de la péninsule ibérique le 4 septembre 2023.
Une goutte froide ou goutte d’air froid désigne en météorologie un volume limité d’air froid qui est représenté, sur une carte météorologique, entouré d'isothermes fermées. On parle également de dôme froid ou dôme d'air froid bien que ces deux termes soient plus généraux et puissent s'appliquer à des masses froides capturées sous de l'air plus chaud (blocage d'air froid) ou de la poche d'air froid dans une dépression en occlusion.
Le diamètre d'une goutte froide peut varier de quelques centaines à un millier de kilomètres. L'air y est homogène et sans ligne de front le séparant des masses environnantes, tout en ayant une influence déterminante sur le temps. La goutte froide mène alors le plus souvent à une circulation atmosphérique de blocage où on assiste à la formation d'une dépression coupée d'altitude.. Les gouttes froides hautes, entre , sont des régions de faible stabilité, alors que les gouttes froides basses sont des zones d'air relativement stable..
Une autre sorte de goutte froide est celle naissant à méso-échelle sous un orage ou une averse lorsque le cœur de précipitations et d'air frais des niveaux moyens de l'atmosphère descend vers le sol : étant plus froid que l'environnement, ils forment un dôme d'air froid très stable qui s'étale sous le nuage.
Goutte synoptique Terminologie On ne sait pas quand l'usage du mot « goutte froide » est entré dans la météorologie. Cependant, avant cela, ce terme était très fréquemment utilisé dans la médecine, au moins du , en signifiant une maladie. Antonyme de « goutte chaude », il s'agissait d'une sensation de froid. Mais celui-ci signifiait aussi une goutte chronique privée de la rougeur qui accompagne la tumeur goutteuseDictionaire des sciences médicales, par une société de médecins et de chirurgiens , tome XIX GOM - GYP, p. 139, 1817 (consulté le 20 novembre 2024). En ligne, le mot se trouve dans un livre publié à Lyon en 1579. Il s'agit d'une traduction de Chirurgia Magna de 1363, dont l'auteur était un professeur éminent de la faculté de médecine de Montpellier, Guy de ChauliacLa grande chirurgie de M. Gui de Chauliac, médecin très fameux de l'Université de Montpellier, composée l'an de grâce M.CCC.LXIII, tome VIII, p. 22 (consulté le 20 novembre 2024).
Formation vignette|droite|300px|Une dépression froide stationnaire, dans laquelle on retrouve une goutte froide, et la règle de Henry menant à son délogement. La circulation atmosphérique propice à la formation d'une goutte froide est un creux barométrique d'altitude ayant une forte composante nord-sud. L'air froid entraîné vers les régions méridionales finit par créer une dépression fermée à tous les niveaux, en marge de la circulation générale, et surmontée d'un dôme d'air froid..
Bien que ce schéma puisse se produire en toute saison, on le retrouve surtout au printemps et en automne lorsqu'une masse d'air polaire est amenée vers les régions plus méridionales par le courant-jet se déplaçant entre 5 et 9 km d'altitude. Ce phénomène occasionnel peut se produire partout dans les latitudes moyennes, entre autres sur la Côte d'Azur, la côte méditerranéenne espagnole et les Grands Lacs d'Amérique du Nord en avril et octobre.
Si la goutte se trouve près du sol, on obtient une inversion de température et des nuages stratiformes de faible extension verticale. Lorsque cet air passe au-dessus d'air plus chaud provenant d'un anticyclone plus au sud ou d'une source de chaleur locale, comme la mer dont l'eau est plus chaude que la température de la goutte, l'air est alors particulièrement instable et donne des nuages convectifs.
Étant une dépression, la goutte froide a comme effet secondaire de faire remonter une masse air chaud en surface en aval de sa position. En hémisphère nord, il s'agit des masses d'air tournant dans le sens inverse des aiguilles d'une montre des latitudes plus basses, qui passent à l'est de la goutte froide. Celle-ci fonctionne donc comme pompe à chaleur (Il est à noter que, comme cet article remarque, Météo-France n'utilise pas le mot plume de chaleur qui est destiné à cet élan d'air, en le jugeant que le mot n'est pas assez scientifique.).
En 1992, une étude statistique des gouttes froides synoptiques les séparent en 3 types : les gouttes froides de type arctique, de type polaire et de type subtropicale, en fonction du courant-jet au voisinage duquel eut lieu le détachement de la circulation. Les gouttes froides subtropicales sont plus petites durent le moins longtemps...
Évolution La dépression froide d'altitude peut persister de quelques jours à plus d'une semaine. Elle peut être absorbée dans la circulation générale alors qu'une autre se reforme au même endroit quelques jours plus tard. L'évolution et le déplacement d'une dépression froide, comme tout blocage météorologique, sont donc incertains parce qu'il s'agit d'une situation très stable. Pour déplacer ou absorber un tel système, il faut que le flux d'altitude qui descend vers lui soit très puissant et bien synchronisé et/ou l’activité orageuse/pluvieuse en son sein mélange la masse d'air dans la verticale. Le problème est similaire à la dissipation des tourbillons dans le flot d'une rivière. La goutte d'air froid qui l'a formée peut donc persister au-dessus d'une région assez longtemps.
Les météorologues ont développé la règle d'Henry, avant le développement des modèles de prévision numérique du temps, qui donnait une méthode pour évaluer la possibilité de formation et de dissipation des dépressions coupées.. Le développement des modèles numériques a fourni une méthode plus objective de prévision, mais ils ont eu longtemps tendance à ouvrir et absorber ces systèmes dans la circulation générale trop rapidement. L'amélioration des équations et de la résolution des modèles a considérablement amélioré la prévision de leur comportement, des erreurs se produisant encore souvent. La position de la goutte froide peut donc être mal estimée et les régions de convection atmosphérique qui l'accompagnent également.
Selon l'étude (2014) de Nikolett Gaál (université Loránd-Eötvös) et d'István Ihász (Service météorologique hongrois), la formation de la goutte froide typique se constitue normalement en quatre phases Nikolett Gaál et István Ihász, Predictability of cold drops based on ECMWF's forecasts over Europe, ECMWF Newsletter, n° 140, été 2014 (consulté le 18 novembre 2024) : Anomalie au niveau supérieur de la troposphère — ce qui provoque l'oscillation du courant-jetDe sorte que le phénomène goutte froide soit créé, l'anormalité du courant-jet est essentiel et indispensable. Plus précisément, lorsque ce courant-jet est affaibli, tout comme le cours de l'eau, cet affaiblissement favorise son oscillation. Cette dernière donne naissance à deux phénomènes importants. D'une part, avec la force de Coriolis, une partie du vent commence à circuler en sens inverse des aiguilles d'une montre (dans l'hémisphère nord). Puis ce vortex devient dépression. D'autre part, en profitant de cette oscillation, l'air froid commence à se déplacer vers la direction de l'équateur tandis que l'air chaud vers la direction du pôle (voir ces images ). Auparavant bloqués et séparés par le courant-jet, ces airs ayant de différentes températures se rencontrent au sein du vortex - devenu dépression - qui provoquent les activités naturelles violentes sous l'effet d'instabilité. ; Détachement d'une partie du courant-jet qui crée une circulation d'air avec le sens inverse des aiguilles d'une montre (hémisphère nord) ; Coupure complète de cette circulation du courant-jet — évolution de goutte froideJean Chaline et Jacques Lang définissent donc la « goutte froide » comme vortex qui s'isole du courant-jet (Jean Chaline et Jacques Lang, Histoire climatique de la Terre : Et si tout venait du soleil ?, p. 42, 2024 (consulté le 25 novembre 2024). ; Phase finale — commencement de convection atmosphérique qui remplace l'air froid en altitude par de l'air chaud — affaiblie, la goutte froide est normalement réattachée au courant-jet. Le développement de la goutte froide dure, dans la plupart des cas, de 3 à 10 jours.
Conséquences météorologiques Les conséquences météorologiques varient selon la taille de la goutte, son altitude et sa durée de vie. Dans le cas d'une « goutte de basse altitude », la dépression créée est généralement faible et se comble spontanément. On a donc des nuages minces de bas niveau, sans ou avec peu de précipitations, et en dissipation.
Si la goutte s'étend en altitude, le phénomène de goutte pourra persister plusieurs jours ou même plus d'une semaine, comme la dépression au-dessus de laquelle se retrouve la goutte froide se déplace lentement et que l'air y est instable, des bandes intenses de précipitations affecteront certains corridors. La pluie/neige peut donc durer des jours et localement donner de très grandes accumulations causant des inondations, ainsi que des dommages aux maisons et aux cultures.. La saturation des sols en eau peut aussi induire des phénomènes de solifluxion et de glissements de terrain. Selon la profondeur de la dépression de surface et la force des orages imbriqués, les vents peuvent être forts à violents. Dans ce cas, le phénomène peut toucher un vaste territoire.
À titre d'exemple, une goutte froide est responsable des inondations de juillet 2021 en Europe qui furent catastrophiques. La dépression coupée a produit par un cumul inhabituel de pluie sur l'Allemagne, la Belgique, les Pays-Bas, le Luxembourg, la France et la Suisse, se soldant par plus de 100 morts en quelques jours. Il est tombé 154 millimètres de pluie le mercredi à Cologne, dont 145 millimètres de à . C’est-à-dire qu’il est tombé en douze heures ce qui tombe habituellement en juillet et août réunis, sachant qu’il ne s’agit pas d’une région particulièrement sèche.. Localement, les cumuls ont pu atteindre 200 millimètres. La gravité de ces précipitations excessives est liée à son passage sur des masses d'air contenant une grande quantité de vapeur, par exemple c'était le cas des inondations de 2024 en Europe centrale alors que la goutte remontait de la Méditerranée qui connaissait une température de surface de .
À l'automne 2025, réagissant aux demandes des médias qui voulaient savoir la probabilité de développement d'une goutte froide catastrophique après la leçon de l'inondations de 2024 en Espagne, José Ángel Núñez de l'agence d'État de météorologie espagnole et spécialiste de ce phénomène en Espagne, souligne qu'il existe une grande difficulté de produire une telle prévision à long terme (7 à 10 jours). En effet, les modèles de prévision numérique du temps ne peuvent être catégoriques quant à l'intensité du contraste entre la température de la masse d'air froid et l'air chaud sous-jacent de la mer sur cette période. Le développement de convection profonde, entre l'apparition de goutte froide et l'arrivée de torrent en crue, reste encore une prévision de court à moyen terme.
Catastrophes naturelles attribuées à la goutte froide synoptique
Inondations de mars 1930 dans le bassin du TarnMonique Dacharry, Hydrologie de la Loire en amont de Gien, tome II, p. 141, 1974 ; voir aussi p. 154 - 155 (mai 1959) (consulté le 7 novembre 2024) ; Aiguat de 1940Helga-Jane Scarwell et Richard Laganier, Risque d'inondation et aménagement durable des territoires, p. 29, Presses Universitaires du Septentrion 2004 (consulté le 10 novembre 2024) ; Grande inondation de Valence de 1957Instituto Tecnológico Geominero de España, IV Simposio sobre el agua en Andalucía, tome III, p. 130, décembre 1996 (consulté le 11 novembre 2024) ; Inondation du 3 octobre 1988 de Nîmes ; Inondation de Vaison-la-Romaine en septembre 1992 ; Inondations des années 2010 dans le Var ; Inondations d'octobre 2015 dans les Alpes-Maritimes ; Inondations de juillet 2021 en Europe ; Inondations de juillet 2021 en Belgique ;