Un orage supercellulaire passe près d'Elm Creek, Nebraska, en juillet 2014. Les météorologues de Penn State ont examiné la largeur des courants ascendants des tempêtes pour prédire la probabilité d'une grêle dangereuse. Crédit :NOAA
De forts courants ascendants (courants d'air ascendant) lors d'orages violents sont une condition préalable à la formation de grêle. La largeur de ces courants ascendants peut être un indicateur d'une menace accrue de grêle, selon les météorologues de Penn State.
« La grêle peut avoir des effets socioéconomiques importants sur les collectivités, " a déclaré Matt Kumjian, professeur adjoint de météorologie et de sciences de l'atmosphère au Collège des sciences de la terre et des minéraux qui a étudié les facteurs environnementaux qui conduisent à une production accrue de grêle.
Selon le secteur des assurances, les tempêtes de grêle aux États-Unis causent plus d'un milliard de dollars de dégâts par an, faire des ravages dans les maisons, entreprises, automobile, l'aéronautique et l'agriculture. Récemment, ces totaux de dommages ont augmenté à mesure que les gens se déplacent dans les régions sujettes à la grêle. Le 12 avril, 2016, une tempête supercellulaire a dévasté la zone métropolitaine de San Antonio avec une grosse grêle, produisant environ 1,36 milliard de dollars de dommages.
« Il est important que les météorologues comprennent ce qui contribue à la formation et à la croissance de la grêle afin que nous puissions prédire quelles tempêtes pourraient constituer une menace de grêle plus dangereuse, ", a déclaré Kumjian. "Cela nous permettrait d'atténuer potentiellement le risque de ces tempêtes."
Nouvelle recherche que Kumjian et Eli Dennis, étudiant diplômé en météorologie, publié dans le Journal des sciences de l'atmosphère , suggère que les changements dans le cisaillement vertical du vent environnemental influencent la croissance d'une grêle « significative » de plus de deux pouces de diamètre. Le cisaillement vertical du vent est la variation de la vitesse ou de la direction du vent du bas vers le haut d'une couche dans l'atmosphère. Plus la différence de vitesse et/ou de directionnalité est grande, plus le cisaillement est grand.
La grêle se forme lorsque de petites particules comme des gouttes de pluie gelées (des embryons de grêle) sont ingérées dans le courant ascendant d'une tempête. Une fois qu'ils montent dans le courant ascendant, les embryons se développent à mesure que de l'eau liquide supplémentaire gèle sur eux.
Au fur et à mesure que les grêlons grossissent, ils ont besoin de courants ascendants plus forts pour supporter leur poids. Si le courant ascendant est trop faible, les grêlons tomberont de la tempête et tomberont au sol.
"Des courants ascendants plus forts permettent à la grêle de devenir beaucoup plus grosse, " dit Kumjian. " Cependant, il y a plus à l'histoire. La structure de la tempête est peut-être un déterminant plus important de la production de grêle, mais la façon dont l'environnement modifie les structures propices à la croissance de la grêle et les voies que les embryons peuvent emprunter est incertaine."
Un grêlon trouvé près de Libéral, Kansas, le 24 mai, 2016 lors de recherches sur le terrain menées par les météorologues de Penn State chaque printemps. Crédit :Matt Kumjian / Penn State
Les recherches antérieures sur la façon dont les facteurs environnementaux affectent la formation de grêle sont limitées, Kumjian a donc adopté une approche différente.
"Nous avons décidé de nous concentrer uniquement sur le rôle du cisaillement environnemental du vent dans la production de grêle, parce que c'est quelque chose que personne n'a jamais fait, " expliqua Kumjian. " Nous avons pensé qu'il pourrait y avoir un lien à trouver. "
L'équipe de Kumjian a mené ses recherches en utilisant des simulations informatiques pour créer des tempêtes supercellulaires et ajuster la quantité de cisaillement du vent dans les environnements des tempêtes.
"Notre logiciel nous permet de créer les conditions idéales pour les orages supercellulaires, " dit-il. " A partir de là, nous pouvons changer le cisaillement du vent pour voir les effets sur la croissance de la grêle dans chaque cas."
Les recherches de Kumjian se sont avérées fructueuses pour comprendre ce qui contribue à la formation de grêle.
"En augmentant l'amplitude du cisaillement du vent dans l'environnement, nous avons constaté qu'il y a un changement statistiquement significatif dans la quantité de grêle qui est produite, même avec la même force de courant ascendant, " Il a dit. " Le facteur clé était que les courants ascendants étaient plus larges dans les cas avec un cisaillement accru, conduisant à un volume plus important de la tempête qui était favorable à la croissance de la grêle. »
Les recherches de Kumjian pourraient s'avérer cruciales pour prévoir quelles tempêtes sont les plus susceptibles d'avoir de la grêle qui pourrait endommager les personnes et leurs biens. Cependant, il veut analyser les résultats de la modification d'autres variables dans les tempêtes avant de sauter aux conclusions.
« Nos premiers résultats sont très encourageants, et je pense que nous ne faisons qu'effleurer la surface en ce qui concerne la recherche sur la croissance de la grêle, " a déclaré Kumjian. "Je suis ravi de voir où nous allons à partir d'ici."
