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Après une année 2023 de tous les records de chaleur, 2024 a commencé en France avec une brusque chute des températures en raison d'un vortex polaire. Dans la nuit de samedi à dimanche, Météo-France a relevé des températures de - 16,7 °C à Chamonix (Haute-Savoie), -18,3 °C à Bourget-en-Huile (Savoie) ou encore - 16,2 °C à Mouthe (Doubs). Leur point commun ? Ce sont des « trous à froid », lieux créant des anomalies thermiques.
La géographie permet d'expliquer la formation de ces trous. Ils se trouvent en haute altitude, aux alentours des 1 000 mètres. Les combes, ces vallées creuses et encadrées de versants escarpés, sont les endroits privilégiés pour observer ces « trous à froid » en action. Elles se situent dans les massifs français, tels que ceux des Pyrénées, des Alpes, du Massif central ou encore du Jura. Parmi les combes les plus connues, figurent la Combe noire dans le Jura, Chamonix en Haute-Savoie et enfin la commune de Mouthe dans le Doubs, surnommée « la petite Sibérie » pour son record de température français, - 41 °C pendant l'hiver 1985.
Quand l'air froid est piégé
Ce phénomène survient dans la majorité des cas en hiver, avec un vent d'est faible et un ciel dégagé. Si ces deux conditions sont réunies, « pendant la nuit, l'air situé au niveau du sol devient plus froid que l'air plus en altitude : on parle alors d'inversion de température. La nuit, le sol ne reçoit plus de rayonnement solaire et perd progressivement de l'énergie par rayonnement infrarouge. La température de surface du sol diminue progressivement tout au long de la nuit et l'air au contact de ce sol froid se refroidit à son tour », précise Météo-France. Plus lourd, l'air froid va tapisser le fond de la vallée, et rester piégé dans cette cuve naturelle. Le phénomène se répète encore et une masse d'air glacé finit par s'accumuler au fond de la combe.
Plusieurs facteurs peuvent accentuer ce phénomène. Par exemple, la présence de neige accélère le refroidissement du sol ainsi que de l'air, puisque le phénomène de réverbération est accentué, une absence de végétation empêche de limiter les pertes de rayonnements solaires, car le sol est plus exposé. Une fois établie, il faut plusieurs jours pour que cette cuve d'air froid se vide naturellement. D'ici là, le mercure peut chuter jusqu'à - 20, voire - 25 °C la nuit, et ce plusieurs jours de suite.
Même si ce phénomène est associé à l'hiver, il peut survenir à d'autres périodes de l'année, bien que cela reste extrêmement rare. Sa période d'apparition s'étend généralement de septembre à juin, mais il a déjà été possible d'observer des températures négatives en été, comme dans la commune de La Chapelle-en-Vercors (Drôme), où d'après Infoclimat, des températures avoisinant les - 5 °C ont été observées durant le mois d'août 2023.