À la Conquête des Mystères de la Grêle : Des Capteurs en Forme de Grêlon pour Étudier les Tempêtes

Inspirés par le film à succès de 1996, Twister, de nouveaux capteurs en forme de grêlon peuvent maintenant se déplacer au sein de l'œil d'un orage pour éclairer les mystères de la croissance de la grêle.

De puissants orages connus sous le nom de tempêtes convectives sévères ont coûté 35 milliards de dollars US, soit près de 70 % de toutes les pertes dues aux catastrophes naturelles assurées dans le monde au cours du premier semestre de 2023, selon la société d'assurance mondiale Swiss Re. Environ 60 à 80 % des pertes assurées dues à ces tempêtes puissantes sont causées par la grêle, selon l'Association nationale des commissions d'assurance.

Les nouveaux capteurs, appelés "hailsondes", sont conçus pour voler librement au sein des tempêtes et se comporter comme de véritables grêlons.

Cependant, en ce qui concerne tous les types de précipitations liées à ces tempêtes violentes, la grêle est la moins comprise. Cela s'explique par le fait que beaucoup reste inconnu sur la manière dont ces boules de glace se déplacent et grandissent dans différentes parties de chaque tempête.

Dans le film Twister, les chercheurs cherchaient à déployer des capteurs météorologiques au cœur d'une tornade pour en savoir plus sur ces catastrophes. Dans la vie réelle, les scientifiques ont déployé une grande variété de capteurs pour analyser les tempêtes, notamment des drones et des caméras haute vitesse, au sol ou jusqu'à quelques centaines de mètres de hauteur, explique Joshua Soderholm, un scientifique des tempêtes au Bureau de météorologie australien à Melbourne, qui a contribué au développement du nouveau capteur.

Cependant, la collecte de données au sein des nuages de tempête "devient beaucoup plus difficile en raison des vents incroyables, de la grêle de grande taille, et des conditions de givrage extrêmes," explique Soderholm. Deux tentatives précédentes de déployer des capteurs au sein des tempêtes comprenaient un avion T-28 blindé aujourd'hui retiré de l'École des mines et de la technologie du Dakota du Sud et des capteurs fixés à des ballons, appelés "swarmsondes," dit-il.

En revanche, les nouveaux capteurs, surnommés "hailsondes," sont conçus pour voler librement au sein des tempêtes et se comporter comme de véritables grêlons. Chaque sonde a la forme d'un grêlon - une sphère de 24 grammes de 6,5 centimètres de large, une version modifiée du Windsond S1 de Sparv Embedded à Linköping, en Suède. Bien qu'ils soient lancés via des ballons, les hailsondes sont libérées une fois que les courants ascendants au sein des tempêtes sont suffisamment forts pour maintenir les capteurs en l'air.

Les hailsondes ne mesurent pas les trajectoires ou les conditions des véritables grêlons. Au lieu de cela, ils se comportent beaucoup comme de véritables grêlons au sein d'une tempête, "recueillant des informations sur la manière dont la grêle grandit, est déplacée par les vents et tombe", explique Soderholm. "La conception soignée de la coque de la hailsonde et l'optimisation des capteurs ont permis non seulement de survivre à ces conditions, mais aussi de recueillir des mesures précieuses."

Soderholm a eu l'idée de la hailsonde parce qu'il dit aimer étudier comment les nouvelles technologies pourraient bénéficier à son domaine de recherche en sciences des tempêtes, "en particulier pour mesurer des processus que les gens pensaient auparavant impossibles en raison des barrières technologiques," note-t-il. Cela inclut la numérisation 3D des grêlons pour éclairer leur évolution au sein des tempêtes et leur apparence sur les radars ; l'utilisation de la vision par ordinateur pour analyser les coupes transversales des grêlons afin de déduire leur croissance ; et l'utilisation de drones pour examiner la forme des grêlons en vol.

"L'idée de la hailsonde a commencé après avoir vu de nouveaux travaux sur la simulation des trajectoires de grêlons de mon collègue Matt Kumjian," explique Soderholm. "Je voulais vraiment savoir si les simulations étaient réalistes, mais nous n'avions aucune idée, alors j'ai commencé à réfléchir à un moyen de recueillir des mesures.

"Je pense que ma recherche met en lumière le potentiel incroyable des observations pour combler les lacunes de données que nous pensions précédemment impossibles... Les outils modernes tels que l'impression 3D, Python, l'Internet des objets, les ordinateurs à carte unique permettent un prototypage rapide sans avoir besoin d'un doctorat en ingénierie" conclut Soderholm.

Le fait que les scientifiques connaissent la taille et la forme exactes d'une hailsonde "est très utile pour simuler son comportement après un événement de grêle," explique Soderholm. Cependant, "la grêle peut se développer dans de nombreuses régions différentes de la tempête parentale, dans des conditions différentes et est déplacée par différents vents, ce qui entraîne souvent une grande variété de tailles et de formes que l'on voit au sol" précise t-il. De nombreuses lancements de hailsondes dans différentes régions des tempêtes sont donc nécessaires avant que les scientifiques puissent tirer des conclusions plus robustes sur la manière dont la grêle se forme et évolue, dit-il.

Les chercheurs prévoient maintenant d'étendre leur travail à partir de deux sondes dans une seule région de tempête à plusieurs sondes dans différentes régions de tempête, note Soderholm. Ils veulent également donner la priorité aux tempêtes avec la meilleure couverture radar météorologique, "car cela nous permettra de tester de nouvelles idées pour mieux simuler les trajectoires de grêle," note-t-il. Cela pourrait se faire grâce au projet Northern Hail du Canada, au projet LIFT de l'Allemagne et au projet ICECHIP proposé aux États-Unis, ajoute-t-il.

"Une fois que nous aurons un grand échantillon de trajectoires de grêle, nous nous attendons à développer de nouvelles connaissances sur la croissance de la grêle par rapport aux observations radar météorologiques, ce qui permettra le développement de nouveaux outils plus précis pour la prévision immédiate de la grêle et la fourniture d'alertes" conclut Soderholm.

Cet article provient de la source : Hailsondes Launch Into Thunderstorms to Sound Them Out Hollywood inspires new tech to probe hail, cloudbursts, and devastation
autheur: CHARLES Q. CHOI