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En septembre, les cumuls mensuels de précipitation varient de 80 à 200 mm, du Val de Saône aux reliefs du Jura, avec 300 mm sur les sommets vosgiens. Les rapports aux normales s'étalent de 110 à 220%. Les pluies sont particulièrement abondantes sur les Vosges avec au moins 50 mm à chaque épisode. L'excédent de précipitations, compris entre 200 et 400 mm, représente près de 3 mois moyens de pluie. Les moyennes mensuelles de températures sont inférieures aux normales de 2 à 3 °C. Le mois de septembre est un des plus frais des dernières décennies. L'insolation mensuelle, comprise entre 90 et 125 heures, est extrêmement déficitaire.

Le mois de septembre se caractérise par sa modération tant en ce qui concerne les pluies que les températures souvent très fraîches. Le résultat en est un cumul mensuel proche de la normale, les écarts étant le plus souvent situés dans la fourchette + ou -30%. A l’inverse du mois d’août, c’est le nord de la région qui a été le plus arrosé. La relative disparité des totaux mensuels s’explique par des épisodes orageux encore nombreux en cette fin d’été. Bien que la deuxième décade représente près de 50 % de la pluviométrie totale mensuelle, les précipitations ont été bien étalées. L’évapotranspiration était encore forte en ce mois de septembre. Elle restait pourtant supérieure à la pluviométrie mensuelle sur la partie du bassin Rhône-Méditerranée-Corse. L’écart se réduit toutefois de manière notable et on peut penser qu’en octobre la tendance va s’inverser, les pluies efficaces devraient apparaître, annonçant le début de la recharge.

C’est l’effet de miroir entre septembre et octobre qui attire l’attention. Les pluies de septembre sont essentiellement concentrées sur la fin du mois. Elles font suite à une période de fin d’été assez sèche et sont globalement excédentaires dans les Alpes et déficitaires sur le reste de la région. En octobre, le bilan est inverse. A Bourg-Saint-Maurice et Chambéry-Aix on enregistre un léger déficit, tandis que sur la plupart des autres postes, c’est un excédent que l’on constate. Les pluies relevées sont toutefois ordinaires. Sur les six derniers mois, les cumuls des précipitations sont assez proches de ceux observés habituellement.

Après un mois de septembre assez frais et faiblement arrosé, octobre a été exceptionnellement chaud et pluvieux. Des records de températures battus en octobre : les moyennes ont très largement dépassé les normales (+2°C à Perpignan et +3.7°C à Montpellier et au Mont-Aigoual !). Les précédents records d’octobre dataient de 1990 et 1995. Ce réchauffement est confirmé sur la période des dix premiers mois de l’année. Des pluies violentes : dans la nuit du 6 au 7 octobre, le secteur de Sommières-Alès a reçu 250 à 350 mm en 6 heures, dépassant localement la fréquence centennale. Le 9 octobre en fin de journée, l’agglomération montpelliéraine a reçu environ 100 mm en moins de 2 heures, provoquant de nombreux dégâts matériels. Aude et Pyrénées-Orientales ont été à l’écart des fortes pluies avec 30 à 80 mm en 2 mois.

Les températures moyennes d'octobre 2001 atteignent un niveau exceptionnellement élevé en région sud-est. Elles sont globalement supérieures à la normale de 3 degrés. Dans certains départements (notamment dans les Bouches du Rhône et Vaucluse), l'écart dépasse +3,5 degrés. Sur les cinquante dernières années, les records des températures minimales et maximales moyennes les plus élevées pour octobre ont été largement battus en de très nombreuses stations.

Après un mois d’août presque totalement sec, septembre a été marqué par une reprise des précipitations sous forme d’épisodes orageux particulièrement marqués en Corse du sud où le total mensuel est supérieur de plus de 30 % à la moyenne. Elles sont restées déficitaires de l’ordre de – 20 % en Haute-Corse.