Initialisation et propagation d’un éclair

Dans le cadre du programme HyMeX, une équipe comprenant des chercheurs de Météo-France (CNRM-GAME), du Laboratoire d’Aérologie (LA) de Toulouse et du Laboratoire de l’Atmosphère et Cyclones ( LACy) de La Réunion a obtenu des résultats inédits concernant l’initialisation et la propagation des éclairs dans un système orageux. Ce travail a bénéficié de la combinaison prometteuse entre des données électriques tridimensionnelle et des radars Doppler à diversité de polarisation.

La question de la prévision des évènements fortement précipitants se produisant sur le bassin Méditerranéen est au cœur du programme international HyMeX ( Hydrological cycle in Mediterranean EXperiment). Durant l'automne 2012, un dispositif instrumental sans précédent a été déployé dans le Sud-Est de la France avec notamment un imageur permettant d'observer les décharges électriques en trois dimensions (Lightning Mapping Array - LMA) et le réseau radar ARAMIS de Météo France.

Ce dernier est composé de plusieurs radars Doppler à diversité de polarisation qui offrent la possibilité d'obtenir des informations sur le type et la distribution des hydrométéores (pluie, neige, grêle, glace…) au sein des systèmes précipitants. Ainsi les jeux de données qui ont été collectés ouvrent la possibilité d'étudier avec une précision jusqu'alors inégalée les interactions complexes entre processus microphysiques et électriques au sein des cellules orageuses.

Lors du passage d’une ligne de grain le 24 septembre 2012, l’analyse conjointe de données radar et d’observations avec le LMA a notamment permis de montrer que les éclairs sont déclenchés essentiellement dans la partie convective de la cellule orageuse, et plus précisément à 70% dans les zones contenant majoritairement du graupel (cristaux de glace sur lesquels ont givré des gouttelettes d’eau surfondue), à 22% dans les zones contenant majoritairement de la glace, et seulement à 6% dans les zones contenant majoritairement de la grêle.

Par ailleurs la synergie radar-LMA permet d’apporter des éléments décisifs pour expliquer l’activité des éclairs. Ainsi, dans le cas analysé, l’épisode orageux est caractérisé par une structure radar assez homogène dans le temps. Mais, approximativement deux heures après le début de l’épisode, l’activité des éclairs diminue significativement (peu d’initialisations d’éclairs) et l’on constate une propagation des décharges électriques dans la zone stratiforme de la cellule orageuse. Ces décharges matérialisent la ramification des éclairs sur les cristaux de glace chargés électriquement. Elles sont donc la signature du transport des cristaux de glace chargés depuis la zone convective où ils sont électrisés vers la zone stratiforme du nuage. La zone convective subit ainsi un déficit de charge dans sa partie haute, donc une diminution du champ électrique qui ralentit la production d’éclairs. Ce mécanisme est cohérent avec la forte baisse d’activité d’éclairs observée.

Pour en savoir plus

J-F. Ribaud, O. Bousquet and S. Coquillat, 2016 : Relationships between total lightning activity, microphysics, and kinematics during the 24 September 2012 HyMeX bow echo system. Quart. J; of Roy. Met.,  http://dx.doi.org/10.1002/qj.2756 (à paraître)

Contact

Sylvain Coquillat, LA, sylvain.coquillat@aero.obs-mip.fr

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