Pourquoi la grêle n'est-elle pas systématique ?

[Ryusei]

Bonjour,

 

C'est une question que je me suis longtemps posée.  Pourquoi est-ce que tel orage produit des chutes de grêle au cours de sa « vie », là où un autre ne produira que des précipitations pluvieuses ?

Oui je sais, on va très certainement me dire qu'il faut un courant ascendant extrêmement vigoureux pour supporter les grêlons suffisamment longtemps dans le nuage, qu'il faut des sommets nécessairement très froids etc... 

Mais dans ce cas, pourquoi est-ce qu'une monocellule basique produira un déluge de grêle, là où une bonne supercellule ne déversera qu'une averse de pluie ?

 

Je demande parce qu'à chaque orage (je ne parle pas des pseudo orages d'une traîne) il ne fait que pleuvoir, même quand la cellule orageuse en question est de nature supercellulaire.  

 

Et aussi, si grêle il y a, est-ce qu'elle couvre toute la zone des plus fortes précipitations, ou seulement une zone localisée ?  Je vois régulièrement des personnes associer des échos radars très intenses à un endroit précis, à la présence de grêle.

[Damien49]

Personne ne t'as répondu. Allez je me lance.

 

Il y a 2 conditions : du cisaillement et de fortes ascendances. Car il faut que le noyau reste suffisamment longtemps dans l'air pour gagner ses couches successives. Les zones de grêles sont donc souvent proches des zones d'alimentations principales des orages. Mais se fier uniquement au radar pour prévoir la grêle c'est un peu hasardeux. Disons que les zones de fort echo sont un signe d'orage violent donc de probabilité de grêle. Sur les avions ils ont un système de radar plus sophistiqué qui détecte la présence verticale des forts échos de pluie et qui est un bon indicateur de grêle. Enfin les radars dopplers eux peuvent détecter la grêle.

 

Une 3eme condition peut aussi permettre que le noyau ne fonde pas avant d'arriver au sol, c'est la température. Le fameux grésil sur des orages d'airs froids par exemple.

 

Enfin il faut savoir que seul une infime partie  de la grêle formé par l'orage atteint le sol. La majeure partie fond avant. Les aller-retour des noyaux de grêles dans l'orage ont parfois l'effet inverse escomptés, tout dépend des conditions qu'il va rencontrer dans le nuage.

 

Après ce sont des phénomènes complexes qui vont dépendre aussi du contenu en eau précipitable de la colonne d'air, de la température de surfusion, du mode d'accroissement (neige roulé, graupel, accrétion, givrage du noyau, condensation solide ou croissance humide etc...)...

[Ryusei]

Merci bien pour ces éclaircissements !

 

Donc si je comprends bien, un orage monocellulaire classique (ceux associés aux situations de marais barométrique estivales surtout) ne donnera jamais lieu à de la grêle, en raison de la stricte absence de cisaillements ?

[Damien49]

Je n'ai pas tout à fait dit ça. Dis-toi que tous les hydrométéores au-delà du niveau de congélation sont constitués à la fois d'eau surfondues et de cristaux de neige (neige roulé en particulier dans les Cb), or cela constitue environ plus des 3/4 de la hauteur d'un cumulonimbus. Pour que ces cristaux grossissent il faut donc qu'ils restent longtemps en altitude, se déplacent dans un environnement propice (eau surfondues notamment) et surtout ne fondent pas (raison pour laquelle tu as plus de chance de voir de la grêle sur un orage faible, voir une simple averse l'hiver). Dans un monocellulaire tu auras moins ce type de processus en effet, mais ça existe quand même (rien que le courant ascendant et descendant créé du mouvement). Et la plupart des monoccellulaires sont quand même rarement strictement stationnaire avec un cisaillement nul, tu as quand même parfois un cisaillement vertical ou bien un autre monocellulaire adjacent en formation qui récupère une partie des précipitations de son voisin etc... Les possibilités sont infinis...

[kami]

Pour rebondir sur le sujet oui CAPE et cisaillement profond (0-6 km) sont 2 bons prédicteurs de la grêle. La CAPE parce que c'est une énergie potentielle qui est convertie en énergie cinétique par les ascendances. Et on imagine bien que plus les ascendances sont fortes et plus elles sont capables de soutenir des grêlons de plus en plus gros en croissance. Le cisaillement parce que sans réfléchir à l'organisation orageuse, cela signifie au sein de la cellule orageuse un décalage entre ascendance et subsidence, donc une cellule plus durable et plus vigoureuse.

 

Le 27/04/2020 à 14:29, Ryusei a dit :

Mais dans ce cas, pourquoi est-ce qu'une monocellule basique produira un déluge de grêle, là où une bonne supercellule ne déversera qu'une averse de pluie ?

 

Je demande parce qu'à chaque orage (je ne parle pas des pseudo orages d'une traîne) il ne fait que pleuvoir, même quand la cellule orageuse en question est de nature supercellulaire.  

 

Par contre là, il faut voir que la supercellule est la structure la plus efficace pour fabriquer de la grêle, donc soit tu étais trop éloigné du mésocyclone, soit ce n'en était pas une. Les causes exactes de son efficacité ne sont pas parfaitement connues, mais cela viendrait des très fortes ascendances (au delà de la flottabilité/CAPE, il faut compter la force de pression qui est ascendante dans ces cellules) et d'un temps de parcours (et donc de collecte) plus long dans la colonne ascendante par le fait que celle-ci soit en rotation. Par contre, le schéma selon lequel le grêlon fait plusieurs allers-retours dans le Cb est obsolète.

 

Ce qui fait la présence de grêle est comme l'a très bien dit @Damien49, tout cela est à moduler avec le cycle de vie de l'orage : en pleine maturité, même une cellule ordinaire peut provoquer de la grêle dans les bonnes conditions environnementales, mais elle ne sera jamais grosse ni durable. Alors qu'une supercellule est le plus souvent capable de proposer de la grêle en quasi-continu pendant longtemps, sauf pour les malchanceux   Et il faut moduler aussi avec la présence d'air froid en altitude, donc une grêle qui a moins le temps de fondre quand elle chute.

 

Le 23/05/2020 à 11:40, Damien49 a dit :

Enfin les radars dopplers eux peuvent détecter la grêle.

 

Juste pour préciser : les radars Dopplers vont détecter la présence d'une supercellule (donc indirectement, de grêle probablement). Mais c'est la double polarimétrie qui permet de détecter la présence de grêle.

[Pan]

.

Modifié 26 août 2023 par Pansa

[Damien49]

J'ai dit que c'était hasardeux, pas impossible. Merci sinon pour vos remarques très intéressantes. Comme quoi y'avait des choses à dire puisque Ryusei attendait une réponse depuis 1 mois. Je connaissais pas du tout cette histoire de TBSS.

 

Et puisqu'on en est aux précisions, ma remarque sur les radars d'avions embarqués avec balayage vertical provenait de cette source. Plus d'infos sur ce lien (clairement pas mon domaine) : https://aviation.meteo.fr/documentation/fiche_grele.pdf

[Ryusei]

Merci beaucoup pour vos réponses, j'en apprends encore.

 

Peut-être alors ne s'agissait-il pas de supercellules.  Il me semble pourtant que lors des fortes dégradations orageuses ayant pour cause une goutte froide au large du Portugal, tous les orages qui se forment et qui défilent vers le Nord-Est sont de nature supercellulaire ;  or des orages comme tels, j'en ai pris un bon paquet là où je suis, dans les Landes.  Néanmoins, systématiquement, il ne faisait que pleuvoir.  Peut-être que je passais à chaque fois à travers, sachant que la zone de précipitations grêligènes ne couvre pas toute la zone de fortes précipitations ;  autrement dit, la grêle ne tombe pas partout sous l'orage. 

D'ailleurs, quand j'étais plus petit, j'ai parfois entendu parler d'agriculteurs du village d'^à côté qui se plaignaient d'avoir eu leurs champs ravagés par la grêle, tandis que chez moi il n'avait fait que pleuvoir.

[kami]

Oui, effectivement, il faut relativiser : tout ce qui remonte depuis l'Espagne et le Portugal ne correspond pas à des supercellules. Elles restent minoritaires puisque nous n'avons pas toujours le cisaillement suffisant (sans parler de l'hélicité ~ rotation  des vents avec l'altitude). Donc ce n'est pas parce que les réflectivités sont fortes qu'il s'agit nécessairement d'une supercellule et/ou de grêle. Par contre oui, le couloir d'une chute de grêle n'est jamais très large.

 

Pour la réflexion à 3 corps, oui, c'est une signature mais si je me rappelle bien, c'est effectivement une signature de grêle pour les radars bandes S, mais pour les bandes C (qui sont majoritaires en France), les grosses gouttes de pluie entraînent la même réflexion.

 

Après, pour aller plus loin, l'exploration volumique des réflectivités radars peut aider à construire des diagnostics comme le POH (Probability Of Hail) qui est plutôt pertinent et utilisé dans de nombreux pays (on l'utilise aussi en France).