Les nouveaux cyclones électriques

[TreizeVents]

La NASA a publié hier un superbe article relatif à la saison cyclonique 2005, et en particulier aux cyclones Katrina, Rita et Emily. En effet en règle générale les cyclones ne sont accompagnés que de peu d'activité electrique, se cantonnant à la pluie et au vent. Pourtant, et c'est nouveau, les trois cyclones précités ont été accompagnés d'orages nombreux et parfois violents. Dans le cyclone Emily, les agents à bord de l'avion qui faisait les relevés dans l'oeil ont observé de nombreux éclairs sur les parois de l'oeil, ce qui est une première.

EDIT : j'ai remplacé l'article de la NASA par la traduction française de futura-science, merci à Nico89 pour ce lien /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20">

La saison des cyclones 2005 a été l’une des plus impressionnantes de ces dernières décennies. En particulier, les ouragans Rita, Katrina et Emily, qui ont flirté avec les niveaux 4 et 5 de l’échelle de Saffire-Simpson, ont fait de nombreuses victimes et ont engendré des dégâts matériels considérables. Si les cyclones font partie des phénomènes météorologiques les plus puissants au monde, ils ne voient que très rarement des éclairs fulgurer en leur sein.

Or, une campagne d’étude de 30 jours menée conjointement par la NASA, le NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) et des universités américaines au mois de Juillet 2005 a montré que Rita, Katrina et Emily ont été parcourus par de nombreux éclairs. Les scientifiques cherchent à présent à déterminer les raisons de ces étranges phénomènes.

Une myriade d'éclairs aperçus à travers les hublots d’un ER-2

Au cours de la campagne d’étude, dénommée " Mécanismes des Systèmes Nuageux Tropicaux ", l’équipe scientifique a eu recours à l’avion de recherche ER-2 de la NASA, un appareil embarquant 1500 kilogrammes d’instruments météorologiques (dont un spectromètre UV/Visible mesurant l’intensité du rayonnement solaire et l’épaisseur de la couche d’ozone au dessus de l’appareil), et destiné à l’analyse de la composition chimique de l’atmosphère. En croisant les informations glanées en vol, les données des satellites et des capteurs au sol, ils espéraient mieux comprendre les mécanismes régissant les cyclones, voire déterminer les origines climatiques de cette saison d’ouragans 2005 sans précédent.

A son bord, ils ont survolé le cyclone Emily et ont observé de nombreux éclairs fulgurant indifféremment entre deux nuages, ou entre un nuage et le sol. La fréquence de ces éclairs était de quatre à cinq toutes les dix minutes. Richard Blakeslee, du Global Hydrology and Climate Center (GHCC), qui faisait partie de l’équipe de recherche, a été le premier surpris de la présence de tant d’éclairs au sein d’un même cyclone : « Généralement, il n’y a pas beaucoup d’éclairs à proximité de l’œil des cyclones. Alors, quand on en observe, on sait qu’il se passe quelque chose... ».

Le champ électrique le plus intense jamais mesuré au dessus d’un phénomène météorologique

D’autre part, la mesure de l’intensité du champ électrique au dessus du cyclone leur réservait une seconde surprise de taille : les capteurs de l’avion ont en effet enregistré l’intensité la plus élevée jamais mesurée au-dessus d’un phénomène météorologique, tous types confondus : « Nous avons mesuré un champ électrique continu de plus de 8000 volts par mètre ». « C’est considérable, et comparable aux champs les plus puissants relevés au dessus des orages de grande envergure. » a précisé Richard Blakeslee à ce propos.

Si le champ électrique d’Emily a pu être passé au crible par les capteurs de l’avion de recherche américain, ce n’est malheureusement pas le cas des cyclones Katrina et Rita, dont les éclairs ont été détectés à partir du sol. Néanmoins, l’équipe de recherche a pu observer des similitudes entre ces trois phénomènes cycloniques :

Ces trois cyclones étaient extrêmement puissants (de catégorie quatre ou cinq) ;

Ils se trouvaient tous en mer au moment où les éclairs ont été enregistrés ;

Les éclairs fulguraient toujours à proximité immédiate de l’œil.

Un début d’explication ?

D’après Blakeslee, si traditionnellement les cyclones n’accueillent pas d’éclairs en leur sein, c’est à cause de « l’absence d’un ingrédient essentiel : les vents verticaux. » En effet, les cristaux de glace et les gouttes d’eau présents dans un cyclone sont électriquement neutres, et seules les collisions entre ces particules - causées par la présence de flux d’air verticaux – peuvent les « charger » positivement et négativement, et engendrer des éclairs.

Comme, la plupart du temps, les courants circulant dans les cyclones suivent un vecteur horizontal, le mécanisme de « collisions » et de « charges » ne peut pas avoir lieu. Selon Blakeslee « les ouragans ont tendance à produire davantage d’éclairs lorsqu’ils arrivent sur la terre ferme ». En effet, en « heurtant » des montagnes, un courant vertical peut être engendré, et multiplier les collisions entre les particules. Mais, dans le cas des cyclones Rita, Katrina et Emily, il n’y avait que de l’eau à leurs pieds. Exit cette explication…

La puissance de ces cyclones pourrait-elle expliquer cette singularité ? Pour Blakeslee, la réponse est non : « D’autres phénomènes de même intensité [NDLR : que nous avons observés] ne produisaient pas tant d’éclairs. ». « Il doit y avoir autre chose… ».

L’équipe de recherche aura encore besoin de plusieurs mois pour achever l’analyse des données collectées au cours de la campagne d’étude. Mais, pour l’heure, l'origine de ces éclairs reste indéterminée…

NASA - Article

Interessant et surprenant !

On n'a visiblement pas fini d'en apprendre... et de se faire surprende !

[Nico89]

Ben la ca doit être la traduction!

Ma page Web

[autan81]

Merci TreizeVents et Nico89 pour ces informations. Pour ma part je ne savais pas que les cyclones n'avaient qu'une très faible activité électrique à proximité de l'oeil. Je m'endormirais moins bête ce soir. /public/style_emoticons/'>http://forums.infoclimat.fr/public/style_emoticons/default/original.gif

Par contre la lecture de cet article m'intrigue sur un point:

Ce phénomène est-il réellement nouveau? Je ne sais pas si tous les cyclones sont systématiquement "visités" par les avions de recherche ou si ceux-ci ne vont prendre des relevés que dans l'oeil d'un nombre limité (les cyclones Katrina et Rita n'ont par exemple pas été visités par des ER-2 d'après l'article).

Si c'est la première réponse, alors oui mon opinion sera que ce phénomène est nouveau, peut-être lié au réchauffement climatique. Si c'est la seconde, je resterai dans l'incertitude: peut-être que cela ne date pas d'aujourd'hui mais que l'absence de relevés "sur le terrain" (champ électrique, éclairs entre les nuages sur la "paroi de l'oeil") nous a masqué jusqu'à présent l'essentiel.

Pour ma part n'étant pas un spécialiste il m'est impossible d'y répondre.

En tout cas comme le conclut si bien l'article : "We still have a lot to learn about hurricanes."

[chris68]

/emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20"> Bizzaroïde encore cette découverte. Me concernant, je savais que des orages ou averses orageuses se déclenchaient parfois à l'avant des cyclones sur la terre ferme ( ce fut le cas avant Katrina d'ailleurs il me semble ) mais jamais je n'avais entendu parler d'activité électrique au sein de la masse... Si maintenant la foudre se mêle à cet enfer, je n'ose pas imaginer l'ambiance apocalyptique de ces manifestations au dessus des maisons

A votre avis, ces courants verticaux, indispensables pour charger la masse electriquement peuvent t'ils être duent à un renforcement des cyclones?

[chris68]

Voilà ce que j'ai trouvé:

D'une manière surprenante, on ne voit que peu d'éclairs dans la partie centrale du cyclone (dans un rayon de 100 km). Moins d'une douzaine d'impacts par heure au voisinage du mur de l'œil, alors que l'on peut compter plus de 1000 éclairs par heure pendant plusieurs heures au sein des cellules convectives continentales des latitudes moyennes.

On a compté moins de dix éclairs par heure dans le mur de l'œil du cyclone Andrew, entre le moment où il était sur les Bahamas et le moment où il s'est retrouvé sur la Louisiane, avec dans l'intervalle de longues périodes où l'on n'a vu aucun éclair (Molinari et al. 1994). Cependant, les éclairs sont plus fréquents à la périphérie du cyclone (distance >100 km) où l'on peut avoir une centaine d'éclairs par heure.

Ce manque d'activité orageuse au sein du mur de l'œil peut s'expliquer par la relative faiblesse de la convection. Du fait du manque de réchauffement par la base et de la nature "cœur chaud" des cyclones tropicaux, il y a moins de poussée pour favoriser les courants ascendants. Des courants ascendants plus faibles conduisent à un manque d'eau surfondue qui par frottement avec les cristaux de glace génèrent les charges électriques (Black and Hallett 1986). Les éclairs plus fréquents rencontrés à l'extérieur du cœur du cyclone proviennent de la convection plus classique des bandes nuageuses nourricières (Samsury and Orville 1994).

L'une des perspectives encourageantes issues d'une étude récente sur ce phénomène est la possibilité d'arriver à prévoir les variations d'intensité d'une cyclone en fonction du changement de l'activité orageuse. Black (1975) suggère que les explosions de la convection centrale, qui s'accompagnent d'une augmentation de l'activité électrique, pourraient indiquer que la dépression entre dans une phase d'intensification. Des études sur les cyclones Diana (1984), Florence (1988) et Andrew (1992) confortent cette hypothèse (Lyons and Keen 1994 et Molinari et al. 1994).

Lien

[williams]

La cause de ceci pourait la temperature tres froide (voir meme un record pour Katrina) qui avait ete mesure au sommet des cyclones. Car avec ceci les gouttes d'eau ce sont traformees en glace ce qui en se heurtent ont entraîné plus de charge positif. Et donc des eclairs ce sont formés.

De plus ces cyclones ont eu des precipitations et vents tres violents et étaint sur des eaux tres chaudes ce qui a peu emplifier cela.

Williams

[Cotissois 31]

Petite remarque au passage : Les incessants flashes d'éclair dans les films tels "en pleine tempête" sont enfin justifiés...

[Alain Coustou]

La cause de ceci pourait la temperature tres froide (voir meme un record pour Katrina) qui avait ete mesure au sommet des cyclones. Car avec ceci les gouttes d'eau ce sont traformees en glace ce qui en se heurtent ont entraîné plus de charge positif. Et donc des eclairs ce sont formés.

De plus ces cyclones ont eu des precipitations et vents tres violents et étaient sur des eaux tres chaudes ce qui a peu emplifié cela.

Williams

Je partage complétement l'avis de William. La composante verticale des cyclone s'est accrue avec le différentiel de température entre leur base (eaux tropicales plus chaudes) et leur sommet (stratosphère plus froide). D'où des cyclones tendant à être plus violents... et électriques.

Tout celà est très cohérent avec la tendance au réchauffement climatique...

Alain