Les grêlons se forment pendant les orages, lorsque les gouttes de pluie sont propulsées dans les parties très froides d’un nuage, où elles gèlent. Une fois que les particules sont suffisamment lourdes, la gravité les ramène vers la Terre. En chutant, ils se transforment en grêlons, ce qui peut causer des blessures aux personnes et des dommages importants aux maisons et aux voitures.

Les scientifiques étudient la croissance des grêlons depuis les années 1960, mais pour ce faire, ils devaient les casser dans le processus. Pour mieux comprendre l’anatomie et la croissance des grêlons, des chercheurs catalans ont utilisé la tomodensitométrie (TDM) pour examiner les grêlons géants qui ont frappé le nord-est de la péninsule ibérique lors d’un orage exceptionnellement fort à l’été 2022.

« Nous montrons que la technique de tomodensitométrie permet d’observer la structure interne des grêlons sans casser les échantillons », a déclaré Carme Farnell Barqué, chercheuse au Service météorologique de Catalogne et auteur principal de l’étude publiée dans Frontiers in Environmental Science. « C’est la première fois que nous avons une observation directe de l’ensemble de la structure interne des grêlons, ce qui peut fournir des indices pour améliorer la prévision de la formation de la grêle. »

Après que la tempête a frappé la Catalogne le 30 août 2022, les chercheurs ont suivi la trajectoire de la tempête avec l’aide de témoins locaux et ont recueilli des grêlons auprès d’observateurs qui les avaient conservés dans leurs congélateurs. Certaines pierres mesuraient jusqu’à 12 cm de diamètre.

De retour au laboratoire, trois grêlons choisis au hasard ont été scannés, à l’aide de l’équipement d’une clinique dentaire.« Nous voulions utiliser une technique qui fournirait plus d’informations sur les couches internes des grêlons, mais sans casser les échantillons », a déclaré l’auteur principal, le professeur Xavier Úbeda, chercheur à l’Université de Barcelone. « Nous ne nous attendions pas à obtenir des images aussi claires que celles que nous avons obtenues. »

Grâce à la tomodensitométrie, une technologie qui utilise un appareil à rayons X rotatif pour créer des images 3D, les chercheurs ont beaucoup appris sur la structure externe et interne des grêlons. 512 images, appelées « tranches », de chaque grêlon ont montré l’emplacement du noyau et des différentes couches.

« La tomodensitométrie fournit des informations relatives à la densité, ce qui nous permet d’identifier les différentes couches de pierres associées aux stades de croissance de la tempête de grêle. Ils nous aident également à comprendre les processus qui ont contribué à sa formation", a expliqué le co-auteur de l’étude, le professeur Javier Martin-Vide, chercheur à l’Université de Barcelone.

Les chercheurs ont découvert que les haches et les plans peuvent être irréguliers à l’intérieur, même lorsque, de l’extérieur, les pierres ressemblent à des sphères presque parfaites. De plus, les noyaux des pierres n’étaient pas situés au centre, en particulier dans les pierres sphériques.« Nous montrons que l’embryon peut être situé loin du centre. Ce fait implique que les pierres peuvent croître de manière hétérogène dans trois directions", a souligné le co-auteur Dr Tomeu Rigo Ribas du Service météorologique de Catalogne.

Ils ont également constaté que différentes couches avaient des niveaux de densité différents, et que deux des échantillons avaient des parties plus épaisses, ce qui indique que c’était le côté de la pierre tourné vers le bas lorsqu’elle est tombée.

Ces informations sur l’intérieur des grêlons ont renversé les hypothèses précédentes. « Jusqu’à présent, on croyait que les très gros grêlons ne pouvaient avoir que des formes irrégulières. Cependant, nous avons observé que les formes externes et internes peuvent différer », a déclaré Farnell Barqué. « Dans un cas, nous avons démontré que l’échantillon présentait une croissance hétérogène mais avait une forme externe régulière. À l’inverse, les pierres aux formes externes irrégulières ont montré une croissance homogène.

La fabrication de tomodensitogrammes, cependant, est coûteuse, et certaines des images résultantes montrent des anomalies qu’ils doivent encore comprendre, ont déclaré les chercheurs. Alors que l’on s’attend à ce que d’autres événements de grêle géante ayant des impacts plus importants sur l’économie et les gens soient attendus à l’avenir, ils croient que leur travail peut fournir de nouvelles informations qui pourraient aider à atténuer les dommages causés à la société.