La grêle

En Belgique, la grêle cause chaque année d'importants dommages aux habitations, mais également aux véhicules.
Par exemple, lors des épisodes orageux des 7, 8 et 9 juin 2014, les violentes chutes de grêle ont causé des dégâts estimés à plus de 300 millions d'euros.

Dans ce dossier, nous allons principalement nous intéresser à la formation de la grêle ainsi qu'aux types d'orages capables de développer les plus gros grêlons.

Description de la grêle

La grêle est produite par des nuages cumuliformes bien développés (cumulus congestus, cumulonimbus).

Selon Météo France, celle-ci pourrait même parfois survenir sous des altocumulus castellanus. Il s’agirait dès lors avant tout de grêlons de petit diamètre, voire du grésil. Précisons toutefois que ce sont sous les cumulonimbus que les plus gros grêlons sont observés.

Toujours selon Météo France, moins de 10% des cumulonimbus donneraient de la grêle au sol. Ce pourcentage augmente bien évidemment si on tient compte de la grêle qui n’atteint pas le sol.

Selon l’ANELFA (l'association nationale d'études et de lutte contre les fléaux atmosphériques) , les grêlons sont avant tout définis comme des particules de glace dont la taille est généralement comprise entre 5 mm et 5 cm.

Formation de la grêle

Avant d’aller plus loin, quelques explications sont nécessaires.
Dans l’atmosphère, de nombreuses particules sont présentes, que soit des particules d’origine volcanique, des particules issues de la pollution ou d’autres types de particules.
Ces particules (appelées noyaux de condensation) vont avoir un rôle important dans la formation des hydrométéores car ce sera sur celles-ci que vont se déposer de la vapeur d’eau. Ainsi, des gouttelettes d’eau infimes pourront se développer au sein du nuage.

Mais ce n’est qu’une première étape. Lorsque ces gouttelettes d’eau se sont formées, celles-ci pourront geler et former des cristaux de glace si le courant ascendant du nuage orageux leur permet d’atteindre le niveau de congélation, c'est-à-dire au-delà du niveau isotherme 0°C.
Mais toutes les gouttelettes d’eau ne gèlent pas à 0°C. En effet, certaines d’entre elles, dites surfondues , peuvent rester en l’état liquide jusqu’à des températures proches des -30 à -40°C. Ainsi, nous avons à la fois la présence des cristaux de glace et de gouttelettes d’eau au sein du nuage convectif.
Les cristaux de glace vont s’accroître par coalescence avec d’autres cristaux ou avec des particules présentes dans le nuage. Les gouttelettes d’eau surfondues vont, quand à elles, se congeler au contact de ces cristaux de glace.
Ainsi, nous avons des hydrométéores dont la taille va s’accentuer au fur et à mesure des contacts avec d’autres particules.
Ces hydrométéores vont continuer à croître tant que ceux-ci restent au sein du nuage convectif et atteindre le stade de grêlon.

Selon les dernières théories, les conditions d’humidité présentes au sein même du nuage auraient une importance capitale dans l’accumulation des différentes couches qui composent le grêlon. Ainsi, si l’humidité est élevée et qu’une quantité importante de gouttelettes d’eau surfondues est présente, une couche translucide se formera autour du grêlon tandis que si l’humidité est médiocre, nous aurons une couche plus opaque. Or, au sein du nuage convectif, l’humidité peut varier énormément d’une zone à l’autre.
Ainsi, le parcours du grêlon rencontrant successivement des couches plus humides ou plus sèches sera responsable de sa forme et des différentes couches qui le composent.

Bien entendu, plus un grêlon restera longtemps au sein du nuage et plus celui-ci pourra grossir. La vigueur du courant ascendant (d’un orage supercellulaire par exemple) aura donc un rôle primordial sur la taille du grêlon car il lui permettra d’effectuer des circulations diverses au sein du nuage et ce durant un laps de temps suffisant.

Les types d'orages pouvant produire les plus fortes chutes de grêle

Selon les recherches menées par notre collectif, la majorité de nos orages monocellulaires ne produisent généralement que des chutes de grésil, voire de petite grêle.

Bien entendu, toutes les saisons peuvent être propices à la survenue d’orages monocellulaires producteurs de petite grêle. Cependant, le printemps semble être la période « idéale » pour observer cela.
En effet, tandis que l’air se réchauffe déjà dans les basses couches, la circulation d’air très froid se poursuit en altitude. Cela amène le développement d’orages dont la hauteur n’excède généralement pas les 7 à 8 km. Au sein de ceux-ci, la température demeure assez basse, même dans la partie inférieure de l’orage.
Ainsi, de fréquentes chutes de grésil et de petite grêle sont souvent observées.

Si tous les orages sont susceptibles de produire de la grêle, l’orage supercellulaire est sans conteste le type d’orage pouvant produire les plus gros grêlons, et ce même en Belgique

Le courant ascendant d’un orage supercellulaire est tellement puissant qu’il va influencer considérablement le cycle « habituel » des hydrométéores au sein du cumulonimbus.
En effet, les particules de glace qui sont directement soumises au plus fort du courant ascendant vont être transportées rapidement vers l’enclume. Elles n’auront donc pas le temps de grossir.
Si les particules de glace ne sont pas directement soumises au plus fort du courant ascendant (par exemple à la périphérie de celui-ci), celles-ci pourront s’agglomérer et former des particules plus grosses (voir point précédent).
Ensuite, celles qui seront déjà trop lourdes vont directement retomber hors du courant ascendant sans avoir pu effectuer un recyclage nécessaire qui leur aurait permis une croissance plus importante.
Les autres particules vont être acheminées à l’arrière du courant ascendant principal, c'est-à-dire dans une zone qui surplombe la base du courant ascendant.

Ensuite, ces particules vont se retrouver à nouveau dans le courant ascendant ce qui va leur permettre d’accroître leur croissance avec la présence d’autres particules de glace ou des gouttelettes d’eau surfondues qui s’y trouvent.
Ce ne sera qu’après avoir atteint un poids trop important pour être maintenu en altitude par le courant ascendant que ceux-ci vont retomber vers le sol.

Ainsi au final, ce n’est qu’une infime partie des hydrométéores qui parvient à rester suffisamment longtemps au sein du nuage orageux et atteindre ainsi une très grande taille avant de retomber finalement au sol en y faisant parfois d’importants dégâts mais sur une superficie limitée.

De ce fait, les orages supercellulaires sont les plus à mêmes de produire des grêlons de très grande taille.

La survenue de grêle au sein de structures multicellulaires n’est pas rare dans nos contrées.

Comme nous l’avons vu dans le chapitre consacré à la formation de la grêle, l’un des éléments les plus importants pour le développement de gros grêlons est le temps passé au sein du nuage orageux.
Hors, les cellules situées au sein de structures multicellulaires n’ont pas une durée de vie très longue.
De ce fait, les grêlons n’ont généralement pas le temps d’acquérir une grande taille. Ainsi, ce sont le plus souvent des chutes de grésil, voire de petite grêle qui peuvent accompagner les systèmes multicellulaires.

Bien entendu, si un orage supercellulaire se développe au sein de la structure (comme dans un système convectif de méso échelle par exemple), de fortes chutes de grêle peuvent se produire.

Quelques cas de chutes de grêle marquantes ces dernières années en Belgique

A l’instar des tornades, les plus gros grêlons peuvent survenir sur des zones peu peuplées. De ce fait, le recensement des plus fortes chutes de grêle est à prendre avec précautions et les « records » ne sont pas à prendre à la lettre.

Les grêlons observés les 7, 8 et 9 juin 2014 atteignirent parfois les 7 cm de diamètre et provoquèrent d’importants dégâts sur de nombreuses communes.

Lors  de l’épisode du 26 mai 2009, des grêlons supérieurs à 9 cm étaient observés à Verrebroek, en province de Flandre Orientale.

Précisons que, par le passé, il n’est pas impossible que des grêlons encore plus gros aient pu se produire mais les 9.2 cm du 26 mai 2009 constituent le record « mesuré »

Références

Les sources consultées sur la grêle proviennent essentiellement de sites internet. La majorité d'entre eux sont des sites à langue anglaise. Cependant, certaines informations ont pu être glanées sur des sites francophones.

Voici une liste des sites consultés afin de rédiger ce dossier. La très grande majorité des données proviennent du National Weather Service et du National Severe Storm

 

Anelfa

Courses.Knox

Institut Royal Météorologique

Keraunos

MétéoFrance

NSSL/NOAA

NWS/NOAA

Weathermod

Weather Underground

 

 

Frank Roux - "Les Orages. Météorologie des grains, de la grêle et des éclairs"