{"id":382,"date":"2022-12-16T18:18:09","date_gmt":"2022-12-16T17:18:09","guid":{"rendered":"http:\/\/pont-dain.meteo01.fr\/mag\/?page_id=382"},"modified":"2022-12-16T18:18:09","modified_gmt":"2022-12-16T17:18:09","slug":"la-grele","status":"publish","type":"page","link":"http:\/\/pont-dain.meteo01.fr\/mag\/la-grele\/","title":{"rendered":"La gr\u00eale."},"content":{"rendered":"

La gr\u00eale est un des types solides de pr\u00e9cipitations atmosph\u00e9riques. Elle est constitu\u00e9e de billes disjointes de glace (gr\u00ealons) dont le diam\u00e8tre peut varier de quelques millim\u00e8tres \u00e0 une vingtaine de centim\u00e8tres, mais il est en g\u00e9n\u00e9ral de 5 \u00e0 50 millim\u00e8tres1,2. Le code METAR de la gr\u00eale est GR.<\/p>\n

\"\"Elle se forme sp\u00e9cifiquement dans les cumulonimbus ; un nuage de forte extension verticale d\u00fb \u00e0 l\u2019instabilit\u00e9 de l\u2019air o\u00f9 les puissants courants ascendants soul\u00e8vent rapidement en altitude de l\u2019air tr\u00e8s humide qui se condense puis g\u00e8le en montant \u00e0 la suite du refroidissement rapide. Les gr\u00ealons redescendent ensuite en p\u00e9riph\u00e9rie du cumulonimbus et commencent \u00e0 fondre quand ils repassent sous l\u2019altitude de l\u2019isotherme z\u00e9ro degr\u00e9.<\/p>\n

Les averses de gr\u00eale durent peu de temps, ne touchent qu\u2019une superficie limit\u00e9e le long d\u2019un corridor sous l\u2019orage. \u00c0 l\u2019int\u00e9rieur des pr\u00e9cipitations de gr\u00eale, le diam\u00e8tre des gr\u00ealons n\u2019est pas uniforme car la vitesse ascensionnelle et la densit\u00e9 d\u2019humidit\u00e9 dans un nuage convectif varient d\u2019un point \u00e0 un autre. La gr\u00eale peut \u00e9galement affecter une large r\u00e9gion et laisser plusieurs dizaines de tonnes de glace au sol3. Ces masses de glace produisent souvent une grande surprise chez les observateurs car les gr\u00ealons tombent le plus souvent en \u00e9t\u00e9 et alors que la temp\u00e9rature au sol est \u00e9lev\u00e9e (couramment 30 \u00b0C).
\nUn orage se forme dans une masse d\u2019air chaud et humide, bien au-dessus du point de cong\u00e9lation, et tr\u00e8s instable. L\u2019air ainsi soulev\u00e9 va finalement devenir satur\u00e9, car sa temp\u00e9rature diminue avec l\u2019altitude selon la loi des gaz parfaits. L\u2019exc\u00e9dent d\u2019humidit\u00e9 forme d\u2019abord le nuage et puis des gouttes de pluie. Les gr\u00ealons croissent lorsque les gouttes de pluie contenues dans l\u2019orage continuent leur ascension dans le fort courant ascendant et g\u00e8lent4. Pour geler, les gouttes doivent \u00eatre sous le point de cong\u00e9lation et rencontrer un noyau de cong\u00e9lation.<\/p>\n

D\u00e8s qu\u2019une goutte g\u00e8le dans les niveaux sup\u00e9rieurs de la troposph\u00e8re (couche inf\u00e9rieure de l\u2019atmosph\u00e8re terrestre) o\u00f9 la temp\u00e9rature est inf\u00e9rieure \u00e0 \u221210 \u00b0C, elle devient un tel noyau de cong\u00e9lation qui peut commencer le gr\u00ealon. L\u2019embryon se retrouve alors entour\u00e9 de vapeur d\u2019eau et de gouttes rest\u00e9es liquides, la surfusion pouvant exister jusqu\u2019\u00e0 une temp\u00e9rature de \u221239 \u00b0C. Comme la pression de vapeur de saturation de la glace est moindre que celle de l\u2019eau \u00e0 ces temp\u00e9ratures, la vapeur d\u2019eau contenue dans l\u2019air en ascension rapide va se condenser en priorit\u00e9 sur les noyaux de glace. Les gr\u00ealons cro\u00eetront donc plus rapidement que les gouttes de pluie dans une atmosph\u00e8re humide comme celle de l\u2019orage.<\/p>\n

De plus, les embryons de gr\u00eale \u00ab cannibalisent \u00bb la vapeur d\u2019eau des gouttes surfondues dans leur entourage. En effet, \u00e0 la surface des gouttes il y a toujours un \u00e9change de vapeur d\u2019eau avec l\u2019air environnant et le gr\u00ealon semble attirer les mol\u00e9cules d\u2019eau vers lui parce qu\u2019il leur est plus facile de s\u2019y condenser que sur la goutte (voir Effet Bergeron)5. Finalement, les gouttes de pluie qui entrent en contact avec les gr\u00ealons, g\u00e8lent instantan\u00e9ment sur sa surface.<\/p>\n

Le tout permet aux gr\u00ealons de cro\u00eetre rapidement dans les r\u00e9gions du nuage \u00e0 fort contenu liquide. Le taux de croissance est particuli\u00e8rement important autour de \u221213 \u00b0C. Le processus se passe \u00e9galement dans un courant ascendant tr\u00e8s fort qui am\u00e8nera les gr\u00ealons tr\u00e8s haut dans l\u2019atmosph\u00e8re, jusqu\u2019\u00e0 plus de 15 km d\u2019altitude, \u00e0 une vitesse ascensionnelle souvent de plus de 40 km\/h.<\/p>\n

La formation de la gr\u00eale n\u2019a donc rien \u00e0 voir avec celle de la neige. Cette derni\u00e8re se forme dans des nuages stratiformes \u00e0 faible mouvement vertical, \u00e0 des temp\u00e9ratures sous z\u00e9ro degr\u00e9 Celsius et dans une masse d\u2019air contenant relativement peu d\u2019humidit\u00e9 o\u00f9 il y a peu de gouttelettes surfondues. Dans ces conditions, les cristaux de glace qui se forment sont tr\u00e8s petits, et croissent lentement pour donner des flocons.
\nUne coupe transversale des gros gr\u00ealons montre qu\u2019ils ont une structure en pelure d\u2019oignon, c\u2019est-\u00e0-dire form\u00e9e de couches de croissance \u00e9paisses et translucides alternant avec des couches minces, blanches et opaques7. La th\u00e9orie voulait ant\u00e9rieurement que les gr\u00ealons fussent sujets \u00e0 plusieurs allers-retours, retombant dans la zone humide puis regelant dans une nouvelle phase ascendante, ce qui aurait g\u00e9n\u00e9r\u00e9 les couches successives. Cependant, les recherches th\u00e9oriques et sur le terrain ont d\u00e9montr\u00e9 que ce n\u2019\u00e9tait pas le cas.<\/p>\n

En fait, le gr\u00ealon en ascension traverse des zones du nuage o\u00f9 la concentration d\u2019humidit\u00e9 et de gouttelettes en surfusion varie. Son taux de croissance change selon les variations rencontr\u00e9es. Le taux d\u2019accr\u00e9tion des gouttelettes est un autre facteur de croissance. Ces derni\u00e8res s\u2019agglom\u00e8rent par contact avec le gr\u00ealon. Ainsi lorsque le gr\u00ealon passe dans une zone riche en gouttelettes, il va acqu\u00e9rir une couche translucide en les capturant, alors que dans les r\u00e9gions de l\u2019orage o\u00f9 c\u2019est surtout de la vapeur d\u2019eau qui est disponible, il se formera une couche de givre blanc opaque.
\nUn gros gr\u00ealon form\u00e9 de la fusion de plusieurs plus petits<\/p>\n

De plus, le gr\u00ealon se meut verticalement \u00e0 une vitesse variable qui d\u00e9pend de sa position dans le courant ascendant ainsi que de son poids. C\u2019est ce qui va faire varier l\u2019\u00e9paisseur des couches car le taux de capture des gouttelettes surfondues (accr\u00e9tion) d\u00e9pend des vitesses relatives entre celles-ci et le gr\u00ealon, certaines vitesses d\u2019ascension la favorisant. La croissance des gr\u00ealons am\u00e8ne le rel\u00e2chement de chaleur latente, ce qui peut garder l\u2019ext\u00e9rieur du gr\u00ealon liquide, le rendant plus \u00ab\u00a0collant\u00a0\u00bb. Les gr\u00ealons peuvent alors s\u2019agglom\u00e9rer \u00e0 deux ou plusieurs, selon les collisions, pour en former de plus gros, aux formes irr\u00e9guli\u00e8res.<\/p>\n

Le gr\u00ealon s\u2019\u00e9l\u00e8ve donc jusqu\u2019\u00e0 ce que son poids ne puisse plus \u00eatre support\u00e9 par le courant ascendant, ce qui prend au moins une trentaine de minutes compte tenu de la force de ces courants dans un orage \u00e0 gr\u00eale dont le sommet est g\u00e9n\u00e9ralement \u00e0 plus de 10 km de hauteur. Puis il se met \u00e0 redescendre vers le sol tout en continuant sa croissance par les m\u00eames proc\u00e9d\u00e9s jusqu\u2019\u00e0 ce qu\u2019il sorte du nuage8. Ce trajet unique dans l\u2019orage est donc suffisant pour expliquer la configuration en couches de la gr\u00eale. Le seul cas o\u00f9 l\u2019on peut parler de trajets multiples est celui des orages multicellulaires o\u00f9 un gr\u00ealon peut \u00eatre \u00e9ject\u00e9 du sommet de la cellule-m\u00e8re et \u00eatre repris dans le courant ascendant d\u2019une cellule-fille plus intense, mais il s\u2019agit l\u00e0 d\u2019un cas exceptionnel.
\nLa grosseur maximale des gr\u00ealons dans le nuage n\u2019est pas celle que l\u2019on retrouve au sol. En effet, une fois qu\u2019il quitte le nuage, le gr\u00ealon commence \u00e0 se sublimer car l\u2019air n\u2019y est plus \u00e0 saturation. Lorsqu\u2019il passe dans la couche o\u00f9 la temp\u00e9rature d\u00e9passe le point de cong\u00e9lation, il se met aussi \u00e0 fondre et \u00e0 s\u2019\u00e9vaporer. Ce que l\u2019on retrouve au sol est donc ce qui n\u2019a pu se transformer et d\u00e9pend de la hauteur du niveau de cong\u00e9lation.<\/p>\n

La vitesse de chute des gr\u00ealons d\u00e9pend de l\u2019acc\u00e9l\u00e9ration terrestre (9,81 m\/s2) qui l\u2019attire au sol, de la pouss\u00e9e d\u2019Archim\u00e8de qui s\u2019y oppose (force n\u00e9gligeable), de la collision avec d\u2019autres gr\u00ealons et les gouttes de pluie, de la composante verticale du vent (le vent ascendant) et de la viscosit\u00e9 de l\u2019air (plus pr\u00e9cis\u00e9ment, du coefficient de tra\u00een\u00e9e). Lorsque les forces s\u2019\u00e9quilibrent, l\u2019acc\u00e9l\u00e9ration cesse et le gr\u00ealon a alors atteint sa vitesse terminale. Celle-ci est difficile \u00e0 d\u00e9terminer th\u00e9oriquement puisque tous ces param\u00e8tres ne sont connus que de fa\u00e7on imparfaite et qu\u2019un gr\u00ealon n\u2019est pas une sph\u00e8re parfaiteNote 1. Une formulation simplifi\u00e9e de la vitesse terminale de chute d\u2019un gr\u00ealon sph\u00e9rique est la suivante :<\/p>\n

V = 8 3 \u03c1 g \u03c1 a R g {\\displaystyle V={\\sqrt {{8 \\over 3}{\\rho _{g} \\over \\rho _{a}}Rg}}} {\\displaystyle V={\\sqrt {{8 \\over 3}{\\rho _{g} \\over \\rho _{a}}Rg}}}<\/p>\n

V est la vitesse terminale ;
\n\u03c1g est la masse volumique du gr\u00ealon (qui peut \u00eatre inf\u00e9rieure \u00e0 1000 kg\/m\u00b3 \u00e0 cause de l\u2019air emprisonn\u00e9);
\n\u03c1a est la masse volumique de l\u2019air ;
\nR est le rayon du gr\u00ealon ;
\ng est l\u2019acc\u00e9l\u00e9ration de la pesanteur.<\/p>\n

Pour un gr\u00ealon de 1 cm de diam\u00e8tre la vitesse de chute calcul\u00e9e est de 10,4 m\/s. Pour un diam\u00e8tre de 8 cm, la vitesse de chute est de 29,1 m\/s et pour un diam\u00e8tre de 20 cm la vitesse de chute est de 46 m\/s. Cette valeur est consistante avec la vitesse ascensionnelle dans des cumulonimbus supercellulaires qui peut atteindre de 45 \u00e0 50 m\/s15,16. Cette formule simplifi\u00e9e est corrobor\u00e9e par les estimations exp\u00e9rimentales qui affirment que la vitesse terminale s\u2019exprime comme suit17 :<\/p>\n

V = 11.45 \u00d7 d {\\displaystyle V=11.45\\times {\\sqrt {d}}} {\\displaystyle V=11.45\\times {\\sqrt {d}}}<\/p>\n

d est le diam\u00e8tre exprim\u00e9 en centim\u00e8tres. On consid\u00e8re un gr\u00ealon de 1 cm de diam\u00e8tre. La formule simplifi\u00e9e ci-dessus donne une vitesse terminale de 10.43 m\/s alors que la formule supra donne une vitesse terminale de 11.45 m\/s (ou 11.83 suivant d\u2019autres formules). La diff\u00e9rence entre les 2 estimations n\u2019est que de 10% ce qui est parfaitement acceptable \u00e9tant donn\u00e9es les diff\u00e9rentes formes des gr\u00ealons. Pruppacher aboutit \u00e0 la m\u00eame conclusion14 :<\/p>\n

\u00ab Note from (10-176) that giant hailstones may have terminal fall velocities of up to 45 m\/s. These large terminal velocities imply that comparable updraft velocities must exist inside clouds to permit the growth of such particles. \u00bb<\/p>\n

Traduction en fran\u00e7ais : \u00ab Notons que les gr\u00ealons g\u00e9ants peuvent avoir des vitesses terminales de chute atteignant 45 m\/s. Ces \u00e9normes vitesses finales impliquent l\u2019existence de courants ascendants ayant une vitesse comparable pour permettre la formation de<\/p>\n

Petite gr\u00eale :<\/strong><\/p>\n

Les cumulus bourgeonnants (nuages d\u2019averses), avec un courant ascendant beaucoup plus faible et un sommet moins froid, peuvent donner de la tr\u00e8s petite gr\u00eale (moins de 5 mm) par un processus similaire. Cette petite gr\u00eale est parfois nomm\u00e9e gr\u00e9sil.
\nLa gr\u00eale est un ph\u00e9nom\u00e8ne destructeur pour les r\u00e9coltes et les biens. De plus, les plus gros gr\u00ealons sont dangereux pour les personnes et les animaux. Les arbres ayant subi de fortes averses de gr\u00eale sont plus vuln\u00e9rables \u00e0 certaines infestations par des parasites, dont les champignons.
\nMitigation :<\/strong>
\nOn utilise parfois l\u2019ensemencement des nuages pour tenter de r\u00e9duire les d\u00e9g\u00e2ts caus\u00e9s par la gr\u00eale. En augmentant le nombre de noyaux de cong\u00e9lation on esp\u00e8re augmenter le nombre de gr\u00ealons aux d\u00e9pens de leur taille. L\u2019iodure d\u2019argent est le plus souvent utilis\u00e9 pour cela. Mais les m\u00e9t\u00e9orologues sont partag\u00e9s sur l\u2019efficacit\u00e9 de cette m\u00e9thode3.
\nL\u2019efficacit\u00e9 du canon anti-gr\u00eale est controvers\u00e9e et n\u2019a pas \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9e, de plus les m\u00e9t\u00e9orologues ne comprennent pas comment il pourrait agir19 ; cependant il est toujours utilis\u00e9 par certains cultivateurs dans plusieurs pays.
\nExtr\u00eames :
\nLe plus gros gr\u00ealon jamais rapport\u00e9 aux \u00c9tats-Unis : diam\u00e8tre de 20,3 cm et 47,3 cm de circonf\u00e9rence.
\nRecords homologu\u00e9s par l\u2019Organisation m\u00e9t\u00e9orologique mondiale (OMM) et le National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA):<\/p>\n

Aux \u00c9tats-Unis, le gr\u00ealon d\u00e9tenant le record du plus grand diam\u00e8tre, soit 20,3 cm (la taille d\u2019un melon), et celui du plus pesant, 879 g, est tomb\u00e9 \u00e0 Vivian au Dakota du Sud, le 23 juillet 2010. Cependant, celui ayant la plus grande circonf\u00e9rence est tomb\u00e9 \u00e0 Aurora au Nebraska, le 22 juin 2003. Celle-ci \u00e9tait de 47,6 cm, soit 0,3 cm de plus que celui de Vivian2 ;
\nLe record mondial du plus lourd gr\u00ealon est de 1,02 kg. Il est tomb\u00e9 \u00e0 Gopalganj (23\u00b0 00\u2032 N, 89\u00b0 56\u2032 E) au Bangladesh le 14 avril 1986. Quatre-vingt-douze personnes (92) furent tu\u00e9es durant l\u2019orage, pas n\u00e9cessairement par la chute des gr\u00ealons20,21.<\/p>\n

Non homologu\u00e9s par l\u2019OMM :<\/strong><\/p>\n

Le 11 ao\u00fbt 1958, un orage de gr\u00eale d\u00e9vaste la r\u00e9gion de Strasbourg22. Un gros gr\u00ealon atteint 972 g.
\nLe 25 mai 2009 dans la Picardie et le Nord-Pas-de-Calais en France, les plus gros gr\u00ealons atteignent 12 centim\u00e8tres de diam\u00e8tre lors d\u2019un \u00e9pisode d\u2019orages supercellulaires23,24.<\/p>\n

Aviation :<\/strong><\/p>\n

Dans de rares cas, de gros gr\u00ealons ont s\u00e9rieusement endommag\u00e9 des a\u00e9ronefs traversant une zone orageuse, c\u2019est pourquoi les avions devraient \u00e9viter les orages m\u00eame avec un radar de bord. En effet, les gr\u00ealons sont tr\u00e8s r\u00e9flectifs s\u2019ils sont vus directement par le faisceau du radar mais s\u2019ils se retrouvent derri\u00e8re une zone de forte pluie, le signal revenant des gr\u00ealons sera att\u00e9nu\u00e9 par cette derni\u00e8re. Il pourra sembler alors au pilote qu\u2019il se dirige vers une zone de pluie plus faible, ou m\u00eame un d\u00e9gagement, une fois pass\u00e9 la pluie forte.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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