La hausse des températures mondiales pourrait rendre les tempêtes de grêle plus violentes, avec de plus gros grêlons et des averses plus intenses, le point sur les connaissances en la matière.

 Au Texas, au Colorado et en Alabama, les records des plus gros grêlons ont été battus au cours des trois dernières années, atteignant des tailles allant jusqu'à 16 cm de diamètre. Une étude récente semble indiquer que l'évolution climatique observée influence les modalités des chutes de grêle aux USA.  En 2020, Tripoli, la capitale de la Libye, a été frappée par des grêlons de près de 18 cm  de diamètre. Une tempête de grêle qui a frappé Calagary (Canada) en juin 2020). Des grêlons de la taille de balles de tennis ont endommagé au moins 70 000 maisons et véhicules, détruit des récoltes et laissé la région confrontée à une facture de réparation de 1,2 milliard de dollars canadiens. La tempête de grêle de 20 minutes a été l'un des événements météorologiques les plus coûteux du pays .

Alors que les grêlons géants – classés comme ceux d'un diamètre supérieur à 10 cm  – sont extrêmement rares, ils sont un indicateur et les dommages causés par la grêle aux États-Unis s'élèvent désormais en moyenne à plus de 10 milliards de dollars  par an.

La grêle se forme lorsque des gouttelettes d'eau sont transportées vers le haut dans un orage . Les courants ascendants les transportent dans des parties de l'atmosphère où l'air est suffisamment froid pour geler les gouttelettes. L'humidité de l'air s'accumule à l'extérieur des gouttes de glace lorsqu'elles se déplacent dans l'air, provoquant la croissance de la grêle en couches ressemblant à des oignons.

La vitesse de croissance d'un grêlon dépend de la quantité d'humidité dans l'air. Il continuera de croître jusqu'à ce que le courant ascendant ne soit plus assez fort pour le maintenir en l'air. Un courant ascendant de 103 km/h supporte une grêle de la taille d'une balle de golf , tandis qu'un 27% plus rapide peut créer des grêlons de la taille d'une balle de baseball, selon la National Oceanic and Atmospheric Administration des États-Unis (bien que, comme nous le verrons dans un instant, le la taille d'un grêlon n'est pas toujours directement liée à son poids). Un air plus humide et des courants ascendants plus puissants amèneront des grêlons plus gros. Souvent, les grêlons plus gros tomberont plus près du courant ascendant tandis que les grêlons plus petits tomberont plus loin, souvent soufflés là-bas par des vents croisés.

Les tempêtes destructrices qui produisent des grêlons de plus de 25 mm de diamètre nécessitent un ensemble spécifique de conditions, explique Julian Brimelow, spécialiste des sciences physiques à Environnement et Changement climatique Canada, un ministère du gouvernement canadien, qui a étudié comment le changement climatique affecte la grêle. formation. Ils nécessitent suffisamment d'humidité, des courants ascendants puissants et un "facteur déclencheur", généralement un front météorologique. C'est pourquoi les fortes tempêtes de grêle sont généralement confinées à des régions particulières telles que les Grandes Plaines aux États-Unis et la Gold Coast en Australie. Généralement, ces régions ont de l'air frais et sec dans la haute atmosphère au-dessus de l'air de surface chaud et humide. Cette situation instable entraîne de forts courants ascendants et la formation d'orages.

Ces endroits sont particulièrement sujets à un type d'orage connu sous le nom de supercellules , qui peuvent produire de très grosses grêles en raison des puissants courants ascendants rotatifs qu'ils créent.

Mais comme le changement climatique modifie la température de l'atmosphère terrestre, il en va de même pour la quantité d'humidité dans l'air. Un air plus chaud peut contenir plus de vapeur d'eau, tandis que des températures plus élevées signifient également que plus d'eau s'évapore de la surface de la Terre. Cela devrait entraîner des précipitations plus abondantes et des tempêtes plus extrêmes dans certaines parties du monde.

"Alors que la planète continue de se réchauffer, les zones où les tempêtes de grêle sont favorisées sont susceptibles de se déplacer", déclare Brimelow. "Une zone maintenant où une humidité suffisante est un facteur limitant peut devenir plus humide et, par conséquent, la fréquence des tempêtes de grêle peut augmenter."

Une combinaison d'observations de changements déjà en cours et de modélisation climatique a conduit les chercheurs à conclure que les tempêtes de grêle deviendront plus fréquentes en Australie et en Europe, mais qu'il y aura une diminution en Asie de l'Est et en Amérique du Nord. Mais ils ont également constaté que les tempêtes de grêle deviendront généralement plus intenses.

Et tandis que les tempêtes de grêle pourraient devenir moins fréquentes en Amérique du Nord, les grêlons lorsqu'ils tombent sont également susceptibles de grossir, selon une étude distincte de Brimelow et de ses collègues qui a examiné comment les conditions de grêle en Amérique du Nord pourraient changer dans un monde plus chaud.

L'une des raisons en est que la hauteur à laquelle les grêlons commencent à fondre en tombant sera élevée , de sorte que les petits grêlons fondront en pluie avant de toucher le sol, mais les plus grosses pierres passeront trop rapidement à travers la zone chaude pour fondre. beaucoup d'effet sur eux.

"Nous avons en fait déjà vu des preuves de cela, avec des données sur les plaques de grêle en France indiquant un changement dans la distribution de la taille de la grêle ", explique Brimelow. Les tampons de grêle sont des blocs de matériau souple qui sont laissés de côté lors des tempêtes et se déforment lorsqu'ils sont touchés par la grêle pour donner un enregistrement de la taille et du nombre de grêlons dans la région. « Moins de jours avec de la petite grêle ont été observés avec le réchauffement, mais il y a eu plus de jours avec de la plus grosse grêle. »

Cela pourrait signifier que les dommages annuels causés par la grêle pourraient également augmenter. Mais il est difficile de déterminer exactement quelles zones subiront une augmentation des dommages causés par la grêle, dit Brimelow.

Dans les zones où des dégâts de grêle sont attendus, les structures peuvent être évaluées pour leur résistance à la grêle. La méthode actuelle utilise des billes d'acier qui peuvent être larguées ou tirées à partir d'un lanceur pneumatique pour simuler des impacts, mais l'augmentation de la taille des grêlons n'augmente pas les dégâts aussi simplement qu'on pourrait s'y attendre. Une étude de 2020 de la Texas Tech University a exploré pourquoi la prédiction est si difficile et pourquoi les tempêtes de grêle peuvent être beaucoup plus dommageables que prévu.

La température et le niveau d'humidité de l'air dans lequel un grêlon se forme peuvent influencer sa densité. Dans l'air très froid, l'eau gèle dès qu'elle entre en collision avec le grêlon, mais cela peut entraîner beaucoup d'air et se mélanger à la glace. Si l'eau gèle plus lentement, peut-être parce que l'air est plus chaud ou que la quantité d'humidité dans l'air est élevée, ce qui signifie que tout ne gèle pas instantanément, les bulles d'air ont le temps de s'échapper. Cela conduit à une glace claire qui a tendance à être plus dense. Les petits grêlons ne sont que la moitié de la densité de la glace pure , car ils contiennent beaucoup d'air et ont tendance à se déplacer rapidement dans l'atmosphère avant de retomber.

Les plus gros grêlons sont souvent composés d'un mélange complexe de couches de glace qui se forment au fur et à mesure qu'ils se déplacent dans la colonne d'air. L'examen d'une coupe transversale de glace peut révéler beaucoup de choses sur la façon dont elle s'est formée, tandis que les lopes et les structures ressemblant à des glaçons à l'extérieur du grêlon fournissent également des indices sur la façon dont il aurait pu tourner lorsqu'il a été secoué par la tempête.

Un gros grêlon mesurant 17 cm  de diamètre qui a été examiné après sa chute lors d'une tempête à Aurora, Nebraska en 2003 , par exemple, s'est avéré avoir un type de glace « spongieuse » remplie d'air en son cœur et de la glace transparente dense sur les couches externes. S'il avait été fait de glace pure, les scientifiques qui l'ont étudié disent que le grêlon de la taille d'un volley-ball aurait dû peser environ 2,5 kg, mais il ne pesait en fait que 500 g  en raison de la densité inférieure du noyau . Ils ont conclu que le grêlon s'était initialement formé alors qu'il s'élevait rapidement à travers les nuages, avant d'être jeté hors du courant ascendant par les vents latéraux avant de retomber dedans, et cette fois-ci s'élevant plus lentement en raison de sa plus grande taille, et donc de plus en plus gros avec plus de densité. glace.

La densité du grêlon affecte également sa taille. Plus il est lourd, plus il risque de tomber d'un courant ascendant. Et il tombera également plus vite, car plus un grêlon est gros, moins il subit de traînée par unité de poids. Les grêlons de moins de 25 mm de diamètre tombent généralement à 11 à 22 m/s, tandis que ceux de 25 à 45 mm  tombent à 22 à 29 m/s, selon Brimelow. Le grêlon le plus lourd jamais enregistré est tombé dans le district de Gopalganj au Bangladesh en 1986, pesant 1,02 kg. La tempête de grêle a tué 40 personnes et en a blessé 400 autres , selon les rapports de l'époque, mais des rapports ultérieurs suggèrent que jusqu'à 92 personnes pourraient avoir perdu la vie .

Mais la vitesse à laquelle tombe un grêlon est loin d'être simple. Dans le passé, les chercheurs ont supposé que les grêlons étaient à peu près sphériques, alors que des recherches récentes ont montré qu'ils ressemblent davantage à des ballons de rugby aplatis, ce qui peut entraîner une plus grande résistance de l'air lorsqu'ils tombent. Ils deviennent également plus inégaux à mesure qu'ils grossissent, avec la formation de nodules et de lobes. Ces deux facteurs affectent leur aérodynamisme et la vitesse à laquelle ils tombent, et donc les dégâts qu'ils causent lorsqu'ils touchent finalement le sol.

Enfin, la vitesse à laquelle un grêlon frappe n'est pas la même que sa vitesse de chute. D'une part, il peut y avoir une composante horizontale - les vents latéraux peuvent augmenter la vitesse d'impact d'un grêlon par rapport à s'il avait frappé en chute libre. Les événements de grêle les plus dommageables sont les rafales descendantes, entraînées par de puissants courants descendants - où l'air descend rapidement des tempêtes et se propage vers l'extérieur lorsqu'il touche le sol, produisant des vitesses de vent très élevées. Les rafales descendantes ne font généralement que quelques kilomètres ou miles et durent quelques minutes, mais peuvent présenter des vitesses de vent verticales de 70 à 80 m/s (156 à 179 mph) avec une grêle destructrice correspondante.

Les gros grêlons qui se déplacent à ces vitesses ont le pouvoir de percer les tuiles du toit, de briser les vitres des voitures et d'arracher le revêtement des bâtiments. Ils peuvent dévaster les cultures, blesser les personnes et les animaux. Ils représentent une menace particulière pour les aéronefs .

En 2018, la ville de Villa Carlos Paz en Argentine a été frappée par des pierres d'une taille sans précédent, certaines mesurant 18 cm  de diamètre, mais il aurait pu y avoir des grêlons pouvant même atteindre 23,7 cm. Bien que ces dimensions soient proches du record mondial de taille pour un grêlon, il est difficile d'en être certain. D'une part, les grêlons géants sont rarement récupérés intacts, car ils ont tendance à frapper avec une force fracassante.

Le météorologue Matthew Kumjian de l'Université d'État de Pennsylvanie est parvenu à l'estimation des grêlons tombés sur Villa Carlos Paz après avoir analysé les nombreuses images publiées sur les réseaux sociaux après la tempête. Il a ensuite visité le site et mesuré des lampadaires, des auvents et d'autres objets de fond pour obtenir une échelle exacte, ainsi que des entretiens avec des témoins. Il a également réussi à inspecter une pierre conservée dans un congélateur qui mesurait 11,4 cm .

Certaines sociétés privées à l'image de Ubyrisk Consultants ont également développé des outils performants de détection / caractérisation de la grêle qui couplent l'analyse des images radar en réflectivité avec des paramètres atmosphériques permettant une estimation des diamètres des grêlons au sol quelques heures seulement après la survenance de l'événement. Cependant, cette technique n'existant que depuis le début des années 2000, les bases de données constituées à partir de ces analyses portent sur une période encore trop courte pour en déduire des tendances d'évolution. Qui plus est, elles ne portent que sur les pays Européens.

Kumijan note que les rapports de grêle géante sont devenus plus courants ces dernières années."Au cours des deux dernières décennies, il y a eu environ 10 rapports de grêle d'environ 15 cm de dimension maximale ou plus aux États-Unis", a déclaré Kumjian. "Ce sont exceptionnellement rares."

Les records ont chuté ces dernières années. Un grêlon mesurant 16 cm de diamètre et pesant 590 g, par exemple, a été recueilli après une tempête près de Hondo, au Texas, en avril de l'année dernière. Le grêlon a été conservé dans un congélateur et confirmé plus tard comme un nouveau record dans l'état.

Mais jusqu'où peut atteindre la taille d'un grêlon ? Kumjian estime le plus gros grêlon possible à 27 cm  de diamètre ou "de la taille d'une boule de bowling", sur la base de données provenant de simulations de modélisation, de la masse maximale d'un grêlon à signaler (environ 1 kg) et de recherches sur la forme. Cependant, rien d'aussi important n'a encore été enregistré et il dit qu'il travaille avec des collègues pour affiner l'estimation. Alors que 27 cm  se situent à l'extrémité supérieure des estimations, un grêlon de ces proportions serait de forme très irrégulière. Mais il dit que les ingrédients nécessaires pour créer un si gros grêlon - de forts courants ascendants, beaucoup d'eau liquide surfondue et beaucoup de temps passé à voyager dans l'air froid - existent aujourd'hui.

"Les puissants orages" supercellulaires "qui produisent les plus gros grêlons du monde contiennent déjà bon nombre de ces ingrédients, de sorte que le plus fort de ces orages aujourd'hui est probablement capable de produire une pierre supergéante", a-t-il déclaré.

Les grêlons gargantuesques, cependant, sont souvent des valeurs aberrantes dans les tempêtes qui contiennent des grêlons beaucoup plus abondants et plus petits qui sont encore capables de causer des dégâts étendus. Cependant, en raison de leur potentiel à tuer du bétail et des personnes et à endommager gravement les biens, les grêlons géants sont importants même s'ils sont rares.

Le 9 juin 2006, un avion de ligne Airbus 321 en Corée du Sud a rencontré une puissante tempête de grêle qui a arraché le radôme (la structure sur le nez qui protège le radar) et détruit le radar. La grêle a battu les bords des ailes et les stabilisateurs, et des parties du radôme ont été ingérées par un moteur, l'endommageant. L'équipage a dû faire face à un barrage de messages d'avertissement automatisés déclenchés par tous les dégâts. Ils ont finalement réussi à atterrir en toute sécurité, mais seulement après deux approches manquées en raison d'une mauvaise visibilité.

Les aéronefs ont toujours été exposés à la grêle, avec 20 incidents enregistrés de 2017 à 2019 . Leurs pare-brise sont suffisamment solides pour résister aux impacts d'oiseaux, de sorte que la grêle ne les endommage généralement pas, mais les dommages causés par la grêle peuvent obscurcir le pare-brise, ce qui rend l'atterrissage plus difficile, comme lors de l'incident sud-coréen.

Le radar météorologique permet normalement aux avions d'éviter les tempêtes de grêle, mais la grêle à haute altitude - sept des incidents enregistrés entre 2017 et 2019 se sont produits au-dessus de 9 000 m - a tendance à être sèche car les températures extrêmement froides signifient que toute l'humidité est gelée. Cela signifie qu'il réfléchit faiblement le radar et qu'il est difficile à repérer. Et, comme vous vous en doutez, les gros grêlons sont plus dangereux que les petits.

Au sol, deux nouvelles structures de plus en plus courantes sont particulièrement menacées : les panneaux solaires et les éoliennes.

Une étude réalisée en 2019 par l'Institut d'études environnementales d'Amsterdam a montré que plus de panneaux solaires signifient plus de dégâts de grêle . Une initiative de l'UE vise à avoir un million de maisons sans carbone d'ici 2023 et l'énergie solaire devient beaucoup plus courante, mais les chercheurs ont noté qu'il y a un manque de règles et de normes pour garantir que les panneaux résistent à la grêle. La grêle destructrice déclenchée par le changement climatique peut détruire les panneaux solaires destinés à lutter contre le changement climatique.

Les dommages causés par la grêle érodent également les pales des éoliennes , augmentant les coûts de maintenance et augmentant les pertes d'énergie des parcs éoliens. En effet, le bord d'attaque de l'éolienne doit être hautement aérodynamique, fendant l'air avec une résistance minimale.

Le bord est généralement un stratifié polymère renforcé de fibres de verre incurvé avec un revêtement cassant à base de polyuréthane. Même la pluie s'use à ce bord, mais la grêle a littéralement plus d'impact, et des coups répétés le fissureront. Tout dommage à la pale affecte le flux d'air et augmente la traînée, ce qui rend la turbine moins efficace. Une étude danoise de 2017 suggère que les dommages causés par la grêle peuvent être réduits simplement en arrêtant les aubes de turbine lors d'événements météorologiques extrêmes afin de réduire la vitesse d'impact.

Alors que d'autres gros grêlons peuvent arriver, les dommages ne sont pas nécessairement inévitables. Une option consiste à émettre des avertissements de grêle dans les zones touchées. En Afrique du Sud, les compagnies d'assurance envoient déjà des alertes SMS avertissant de la grêle, donnant aux gens la possibilité de mettre leur voiture ou d'autres biens sous couverture.

Les filets anti-grêle en polyéthylène monofilament peuvent protéger les fruits vulnérables tels que les pommes et les raisins, en attrapant tous les grêlons sauf les plus gros. Des filets similaires sont maintenant également installés chez certains concessionnaires automobiles aux États-Unis – un secteur qui, représente une proportion importante des réclamations d'assurance contre la grêle .

Une étude menée en 2021 par Leila Tolderlund de l'Université du Colorado a également mis en évidence le potentiel des toitures vertes comme protection contre la grêle . Il s'agit d'une membrane imperméable avec une épaisse couche de terre plantée de végétation. Les toits verts assurent l'isolation, réduisent la chaleur en été et absorbent le CO2, mais ils s'avèrent également être une excellente protection contre la grêle. L'étude a révélé que lors d'une violente tempête de grêle simulée, toutes les surfaces de toit non protégées ont été endommagées, tandis que celles dotées d'une toiture verte sont restées indemnes.

Il y a également eu des tentatives pour prédire la taille des grêlons qui pourraient être générés par des tempêtes particulières, mais beaucoup d'entre elles manquent de précision . Il cependant est trop tôt pour dire exactement où les dommages causés par la grêle se produiront à l'avenir. Mais il ressort clairement des travaux de recheche que les très gros grêlons continueront probablement de nous tomber dessus. .