Document ID: /fineweb-2-swissfilter-quality_10-filterrobots/filtered/07195.jsonl.gz/218

Video 1: «L’été des intempéries en Suisse»: des épisodes de grêle en été 2021 ont causé des dégâts considérables dans toute la Suisse. Vidéo extraite du 12h45 (1:29 minutes). ©RTS
Au cours de ces dernières années, les connaissances et la disponibilité des données sur la grêle en Suisse ont considérablement progressé. Le Laboratoire Mobilière de recherche sur les risques naturels à l’Université de Berne notamment a fait de la grêle un de ses principaux axes de recherche. Les modules didactiques destinés au degré secondaire II s’appuient sur l’état actuel (2023) des connaissances pratiques et scientifiques sur la grêle et peuvent être traités indépendamment les uns des autres.
La grêle survient surtout durant le semestre d’été en même temps que les orages. Elle se forme lorsque de forts vents ascendants sont entraînés dans un cumulonimbus.
Une stratification potentiellement instable de l’atmosphère (changement de température avec l’altitude) est une condition importante à la formation d’orages. Une instabilité potentielle peut se produire lorsqu’une couche d’air chaud et humide est surmontée d’une couche d’air relativement froid et sec. Si la couche inférieure se soulève suffisamment, par exemple lorsqu’elle s’élève le long d’un relief, les masses d’air ascendant sont plus chaudes et donc moins denses que l’air ambiant. Les masses d’air chaud sont alors propulsées vers le haut. En s’élevant, la couche d’air chaud et humide refroidit et la vapeur d’eau contenue dans l’air commence à se condenser. L’énergie thermique libérée pendant la condensation accélère le mouvement vertical des masses d’air, ce qui déclenche la convection. Dans les latitudes moyennes, les gros cumulonimbus peuvent atteindre jusqu’à 12 km d’altitude et les courants ascendants, des vitesses allant jusqu’à 150 km/h.
En cas d’instabilité potentielle élevée dans l’atmosphère, la convection peut provoquer des orages accompagnés de puissants courants ascendants. Ces courants sont nécessaires pour que l’eau et les particules de glace restent suffisamment longtemps en suspension, permettant à la grêle de se former. Le processus de formation de la grêle est représenté sous forme de schéma dans la figure 2. Les masses d’air humide ascendant refroidissent et, à partir d’une certaine altitude, atteignent le point de condensation auquel la vapeur d’eau commence à se condenser et à former des gouttelettes d’eau (chiffre 1, fig. 2). Les courants ascendants transportent les gouttelettes vers le haut. Arrivées à une certaine altitude au-delà du point de congélation, à savoir à la limite de l’isotherme 0°C, une partie des gouttelettes ascendantes gèle et forme des cristaux de glace, puis des embryons de grêle. L’eau résiduelle qui reste liquide à des températures négatives est appelée «eau surfondue». À chaque fois qu’ils rencontrent de l’eau surfondue ou des cristaux de glace, les embryons de grêle grossissent. On parle de grêlon à partir d’un diamètre de 5 mm.
Plus un grêlon est maintenu longtemps en suspension, plus l’eau surfondue s’agglomère à sa surface et le fait grossir. Lorsqu’il devient trop lourd, le grêlon redescend (chiffes 2 à 3, fig. 2). En redescendant, le grêlon continue à grossir au contact des cristaux de glace, de l’eau surfondue et, plus bas dans le nuage, des gouttelettes d’eau. Si les courants ascendants sont assez puissants, le grêlon est une nouvelle fois projeté vers le haut et grossit jusqu’à ce que les courants ascendants ne puissent plus le retenir (chiffres 3 et 4, fig. 2). Ce processus peut se répéter plusieurs fois.
Les allers-retours à l’intérieur du nuage confèrent aux grêlons une structure en pelure d’oignon constituée de différentes couches bien visibles (voir fig. 3). Deux processus de croissance distincts sont à l’origine de ces couches. À des altitudes plus basses et donc plus chaudes, les grêlons rencontrent des gouttelettes d’eau et de l’eau surfondue qui enrobent le grêlon d’une fine couche liquide. Celle-ci gèle et forme une couche translucide. Dans les zones plus élevées du nuage où la température avoisine les -40°C, l’eau surfondue gèle en cristaux de glace qui s’accrochent directement au grêlon, ce qui produit des bulles d’air dans la glace et crée une couche de glace opaque
Lorsque les courants ascendants sont trop faibles pour maintenir les grêlons en suspension, ceux-ci tombent du nuage sur la surface de la terre (chiffres 6 à 7, fig. 2). Pendant leur chute, les grêlons commencent à fondre au contact de l’air plus chaud. Si un grêlon fond complètement avant d’atteindre le sol, il se transforme en une goutte de pluie. Sinon, il arrive au sol sous forme de grêlon.
À l’intérieur du nuage, les grêlons peuvent atteindre la grandeur d’un ballon de football. Puis, lorsqu’ils tombent, ils fondent et perdent jusqu’à la moitié de leur taille. En Suisse, des grêlons de taille extrême, mesurant jusqu’à 10 cm de diamètre, ont été recensés au cours des dernières décennies. Lors d’une tempête de grêle en 1917, les sources historiques parlent même de grêlons de 13 cm de diamètre. Le diamètre du plus gros grêlon jamais recensé dans le monde mesurait plus de 20 cm (severe-weather.eu, 2020).
Korosec, M. (2020). World’s largest hail record may be challenged by exceptionally large 20+ cm (8 inches) hailstones hit the capital of Libya on Tuesday, Oct 27th. In: Severe Weather Europe. URL: https://www.severe-weather.eu/global-weather/large-giant-hail-libya-mk/, consultée le 26.01.2023.
Lohmann, U., Lüönd, F., & Mahrt, F. (2016). An introduction to clouds: From the microscale to climate. Cambridge University Press.
Les quatre modules didactiques peuvent être abordés en classe indépendamment les uns des autres. Certains contenus renvoient à des liens existants entre les modules. En principe, il faudrait commencer par approfondir la brève introduction sur la formation de la grêle avant de passer à d’autres modules.
La structure des modules est la suivante:
Introduction, questions et exercices
Brève introduction et passage direct aux questions et aux exercices
Proposition de solution
La proposition de solution succincte est présentée sous forme de mots-clés et accompagnée de liens vers des sources complémentaires. Le sous-chapitre «Raisonnement aboutissant à la proposition de solution» explique en détail les aspects importants du module et des questions.
Exercices complémentaires
Le deuxième exercice permet d’approfondir la matière et de mettre en application les connaissances acquises.
Proposition de solution exercices complémentaires
La proposition de solution succincte sous forme de mots-clés permet de vérifier les résultats et contient parfois des informations de fond complémentaires.
Informations complémentaires, sources
Éventuelles informations complémentaires sur le thème du module didactique qui vont au-delà des questions concrètes.
Mention des sources utilisées pour le module.
Deutscher Wetterdienst (2022). Wetter- und Klimalexikon. URL: https://www.dwd.de/lexikon, Consulté le 23.01.2023
Foote GB, Krauss TW, & Makitov V. (2005). Hail metrics using convectional radar. In Proceedings of 16th Conference on Planned and Inadvertent Weather Modification, 10–13 January 2005. San Diego, CA: 1–6. American Meteorological Society: Boston.
Joe P, Burgess D, Potts R, Keenan T, Stumpf G, & Treloar A. (2004). The S2K severe weather detection algorithms and their performance. Weather and Forecasting 19: 43–63.
MétéoSuisse (2023). Climatologie de la grêle. Glossaire – définitions autour du thème de la grêle. URL: https://www.meteosuisse.admin.ch/climat/climat-de-la-suisse/climatologie-de-la-grele.html, Consulté le 23.01.2023
Treloar ABA. (1998). Vertically integrated radar reflectivity as an indicator of hail size in the Greater Sydney region of Australia. In Proceedings of 19th Conference on Severe Local Storms, 14–18 September 1998. Minneapolis, MN: 48–51. American Meteorological Society: Boston.
Waldvogel, A., Federer, B., & Grimm, P. (1979). Criteria for the detection of hail cells. Journal of Applied Meteorology and Climatology, 18(12), 1521-1525.
Les modules didactiques sur la grêle ont été élaborés par le Laboratoire Mobilière de recherche sur les risques naturels de l’Université de Berne. Des expertes et experts ont suivi le projet sur les plans didactique et technique.
Autrice et auteur:
Tamara Baumann, Laboratoire Mobilière de recherche sur les risques naturels, Université de Berne
Matthias Probst, Institut de Géographie, Université de Berne; Haute école pédagogique de Berne; gymnase de Berthoud/BE
Responsable de projet:
Tamara Baumann, Laboratoire Mobilière de recherche sur les risques naturels, Université de Berne
Gestion de projet:
Prof. Olivia Romppainen-Martius, Laboratoire Mobilière de recherche sur les risques naturels et Institut de Géographie, Université de Berne
Rouven Sturny, Laboratoire Mobilière de recherche sur les risques naturels, Université de Berne
Groupe d’accompagnement:
Cornelia Schwierz, Office fédéral de météorologie et de climatologie MétéoSuisse
Benno Staub, Association des établissements cantonaux d’assurance AECA
Prof. Olivia Romppainen-Martius, Laboratoire Mobilière de recherche sur les risques naturels et Institut de Géographie, Université de Berne
Contact:
Université de Berne
Institut de géographie, Laboratoire Mobilière
Hallerstrasse 12
CH-3012 Berne
Tél.: +41 31 684 88 39
E-mail: <email-pii>