La grêle est un type de précipitations solides composées de boules ou de morceaux de glace irréguliers, appelés grêlons. Contrairement à la grêle molle (qui se compose de givre et de grêle, qui sont plus petits et translucides), la grêle est principalement composée de glace d’eau et peut avoir un diamètre de 5 à 50 millimètres (0,19 à 1,968 pouces), voire plus. Le code METAR pour les grêlons de 5 mm ou plus est GR, tandis que les petits grêlons et la grêle molle sont codés GS. La grêle est possible dans la plupart des tempêtes, car elle est produite dans les cumulonimbus, à moins de 2 milles nautiques (3,7 km) de la tempête mère.
Formations
La formation de la grêle est due à la présence d’une particule solide. Elle est transportée par de forts vents ascendants à l’intérieur du nuage, auxquels sont attachées des particules d’eau. En s’élevant, ces particules se refroidissent et gèlent.
Lorsqu’il atteint la partie supérieure du nuage, le grêlon tombe au sol sous l’effet de son propre poids. En tombant, de nombreuses couches de glace qui se sont formées pendant l’ascension peuvent dégeler et revenir à leur état liquide d’origine. Cependant, elles ne se détachent pas et, tout en restant à l’intérieur du cumulonimbus, peuvent être capturées à nouveau par un autre courant ascendant et transportées vers les régions supérieures du nuage. Cela entraîne l’ajout d’une nouvelle couche de particules d’eau et leur congélation. Ce cycle peut se répéter plusieurs fois, jusqu’à ce que les grêlons deviennent si gros et si lourds que les courants ascendants à l’intérieur du nuage ne sont plus assez forts pour les transporter, et qu’ils tombent au sol.
Ainsi, les grêlons grossissent et forment leurs couches (comme un oignon) de glace blanche et transparente. La glace blanche répond à la présence d’une grande quantité d’air à l’intérieur de l’eau, qui marque l’ascension de la grêle à l’intérieur du nuage. L’eau gèle sans laisser le temps à l’air de s’échapper, la glace formée reste donc blanche. Au contraire, la glace transparente indique la descente de la grêle. Sa couche de glace se dissout et l’air est déplacé. C’est pourquoi la couche extérieure de la grêle est le plus souvent transparente, bien que parfois cette couche de glace, lors de sa chute sur le sol, se dissout, laissant la couche de glace blanche à l’origine. Cette théorie de sa formation a été rejetée lorsqu’il a été démontré que chacune de ces couches ne représentait pas nécessairement la montée et la descente dans le nuage, mais plutôt le passage de la pierre à travers différentes régions du nuage, où les concentrations d’eau varient. Lorsque le grêlon traverse une région à forte concentration de gouttelettes d’eau surfondue, la couche de glace transparente se forme, tandis que lorsqu’il traverse une région de vapeur d’eau, c’est de la glace blanche qui se forme. Grâce aux vents forts, qui atteignent parfois 180 km/h, le grêlon peut rester longtemps à l’intérieur du nuage et atteindre de grandes dimensions, jusqu’à ce qu’il atteigne une taille qui ne lui permet plus de rester dans le nuage et que, sous l’effet de la gravité, il tombe au sol.
En général, les grêlons ont une forme arrondie, bien qu’ils puissent parfois avoir une forme irrégulière. Cela dépend de la façon dont la grêle s’est déplacée dans le nuage.
Selon les études de certains chercheurs, la formation de grêle est d’autant plus importante que l’isotherme 0 °C est proche de la base des nuages.
Les tempêtes de grêle sont réparties sur l’ensemble de la planète Terre, avec une présence centrée sur les zones subtropicales, où les conditions météorologiques sont plus tumultueuses, et figurent parmi les causes des principales catastrophes météorologiques.
Les tempêtes de grêle sont parmi les tempêtes les plus redoutées par les humains. Elles sont suffisamment puissantes pour dévaster de vastes zones de végétation, endommager des bâtiments, détruire des véhicules et causer de graves blessures aux êtres vivants, voire la mort.
Facteurs favorisant les formations
La grêle est plus fréquente dans les zones continentales intérieures aux latitudes moyennes. Comme la formation de grêle est beaucoup plus probable lorsque le niveau de congélation est inférieur à l’altitude de 3 400 m (11 000 ft), le mouvement de l’air sec favorise la présence de forts orages sur les continents, ce qui augmente la fréquence de la grêle en favorisant le refroidissement par évaporation. Ce refroidissement réduit le niveau de congélation des nuages d’orage, ce qui donne aux grêlons un volume plus important. Par conséquent, la grêle est en fait moins fréquente dans les tropiques, malgré une fréquence beaucoup plus élevée d’orages, que dans les latitudes moyennes, parce que l’atmosphère des tropiques a tendance à être plus chaude à une profondeur beaucoup plus grande.
Sous les tropiques, la grêle se produit principalement en altitude. Mais la croissance de la grêle devient extrêmement faible lorsque la température ambiante descend en dessous de -30 °C. Les gouttelettes d’eau surfondue deviennent rares à ces températures. Les gouttelettes d’eau surfondues deviennent rares à ces températures. Autour des orages, les grêlons sont plus susceptibles de se trouver à l’intérieur du nuage à des altitudes supérieures à 6 100 m (20 000 pieds). Entre 3 000 m (10 000 ft) et 6 100 m (20 000 ft).
Soixante pour cent des grêlons se trouvent encore à l’intérieur de l’orage et 40 % sont maintenant en suspension dans l’air, sur le fond de l’enclume. En dessous de 3 000 m (10 000 ft), la grêle est également répartie autour de l’orage jusqu’à une distance de 3,7 km (2 miles nautiques).
Régions de grêle
L’une des régions les plus fréquemment touchées par la grêle est la région montagneuse du nord de l’Inde, où l’une des plus grandes catastrophes liées à la grêle, avec un taux de mortalité élevé, a été enregistrée en 1888. La Chine connaît également d’importantes tempêtes de grêle. L’Europe centrale et le sud de l’Australie connaissent également un grand nombre d’orages de grêle. Les régions les plus propices aux orages de grêle sont le sud et l’ouest de l’Allemagne, le nord et l’est de la France et le sud et l’est du Benelux. Dans le sud de l’Europe, la Croatie et la Serbie connaissent de fréquents épisodes de grêle, en particulier pendant la saison estivale.
En Amérique du Nord, la grêle est surtout présente dans les États du Colorado, du Nebraska et du Wyoming.
En Amérique du Sud, la région centrale de l’Argentine est intensément touchée par la grêle pendant la saison estivale. En Colombie, dans les villes de Bogota et de Medellin, la grêle est fréquente en raison de l’altitude. Le sud du Chili connaît une saison de grêle persistante de la mi-avril à octobre. Dans d’autres villes d’Amérique du Sud, comme Quito, Cuenca, Sucre, Oruro ou Potosí, la grêle est régulièrement enregistrée, surtout entre décembre et mars.
En général, les zones situées autour des régions montagneuses sont sujettes aux orages de grêle en raison du mouvement forcé et permanent de l’air en haute altitude.
Accumulation
Les zones étroites où la grêle s’accumule au sol en association avec l’activité orageuse sont connues sous le nom de traînées ou de bandes de grêle, qui peuvent être détectées par satellite après le passage des orages. Les tempêtes de grêle durent généralement de quelques minutes à 15 minutes. L’accumulation de grêle peut recouvrir le sol de plus de 5 cm de grêle, ce qui peut faire basculer les arbres. L’accumulation de grêle peut entraîner des inondations soudaines et des glissements de terrain dans les zones de terrain escarpé.
En de rares occasions, un orage peut devenir stationnaire ou proche du pic météorologique et produire de la grêle de manière prolifique, avec des accumulations importantes ; cela se produit généralement dans les zones montagneuses, comme dans le cas d’une accumulation de grêle d’un pied dans le comté de Boulder, au Colorado, le 29 juillet 2010. Des épaisseurs de grêle allant jusqu’à un mètre ont été signalées. Un paysage couvert de grêle ressemble généralement à une accumulation de neige et toute accumulation importante de grêle a les mêmes effets limitatifs que l’accumulation de neige, bien que sur une plus petite surface, sur les transports et les infrastructures. L’accumulation de grêle peut également provoquer des inondations en bloquant les canaux d’écoulement, et les grêlons peuvent être transportés par les eaux de crue, se transformant en neige fondante comme celle qui se dépose à basse altitude.
Taille et vitesse terminale
La meilleure façon de déterminer la taille des grêlons est de mesurer leur diamètre à l’aide d’une règle. En l’absence de règle, la taille des grêlons est souvent estimée visuellement en comparant leur taille à celle d’objets connus, tels que des pièces de monnaie. L’utilisation d’objets tels que des œufs de poule, des pois et des billes pour comparer la taille des grêlons est inexacte, en raison de leurs dimensions variables. L’organisation britannique TORRO propose également des échelles pour les grêlons et les grêlons.
Lorsqu’il est observé dans un aéroport, le code METAR est utilisé dans le cadre d’une observation météorologique de surface qui se rapporte à la taille du grêlon. Dans le code METAR, GR est utilisé pour indiquer des grêlons plus gros, d’un diamètre d’au moins 0,25 pouce (6,4 mm). GR est dérivé du mot français « grêle ». Les grêlons plus petits, ainsi que les boules de neige, sont codés GS, abréviation du mot français grésil. La vitesse terminale des grêlons, c’est-à-dire la vitesse à laquelle les grêlons tombent lorsqu’ils touchent le sol, varie. On estime qu’un grêlon de 1 centimètre de diamètre tombe à une vitesse de 9 mètres par seconde (20 mph), tandis que les pierres de 8 centimètres de diamètre tombent à une vitesse de 48 mètres par seconde (110 mph). La vitesse des grêlons dépend de leur taille, du frottement avec l’air dans lequel ils tombent, du mouvement du vent dans lequel ils tombent, des collisions avec des gouttes de pluie ou d’autres grêlons, et de la fonte des grêlons lorsqu’ils tombent dans une atmosphère plus chaude. Les grêlons n’étant pas des sphères parfaites, il est difficile de calculer leur vitesse avec précision.
Les mégacryomètres, de gros blocs de glace qui ne sont pas associés aux orages, ne sont pas officiellement reconnus par l’Organisation météorologique mondiale comme étant de la « grêle », c’est-à-dire des agrégations de glace associées aux orages, et les enregistrements des caractéristiques extrêmes des mégacryomètres ne sont donc pas considérés comme des enregistrements de grêle.
Détection et prévention de la grêle
En raison des effets dévastateurs qu’une tempête de grêle peut provoquer, la détection de la présence d’une tempête de grêle est l’une des plus grandes priorités. Les radars météorologiques jouent un rôle important à cet égard.
Les satellites climatologiques (principalement NOAA) sont également utilisés. Toutefois, l’expérience de la personne qui analyse les relevés est fondamentale dans la détection de ce type de précipitations.
Au Moyen-Âge, les Européens utilisaient les cloches des églises et les coups de canon pour tenter d’éviter la grêle.
Les dernières versions de cette action ont commencé à s’intensifier après la Seconde Guerre mondiale, lorsque la Russie a réduit ce type de précipitations de 50 à 80 %.
L’action consiste essentiellement à lancer une fusée au centre de l’orage, où elle explose et disperse une grande quantité d’iodure d’argent.
Parfois, l’ensemencement des nuages avec de l’iodure d’argent peut être effectué à l’aide d’avions.
Les résultats ne sont pas absolus, car ils dépendent de nombreux facteurs, mais ils ont une certaine efficacité ; en outre, leur coût est élevé et leur utilisation est controversée.
Plusieurs programmes de suppression de la grêle ont été menés dans 15 pays entre 1965 et 2005, mais aucune méthode de prévention de la grêle ne s’est avérée très efficace.
Symboles météorologiques pour la grêle
Légères précipitations de grêle ou de neige légère avec ou sans pluie.
Précipitations modérées à fortes de grêle ou de neige légère avec ou sans pluie.
Grêle légère avec ou sans pluie.
Orage avec grêle.