Comment se forme la grêle?
La grêle est causée par de forts courants ascendants qui peuvent transporter des gouttelettes d'eau dans les couches d'air froid à haute altitude. Les gouttelettes d'eau surfondue gèlent et grossissent en entrant en collision avec d'autres grains de glace ou gouttelettes d'eau (chiffres 1 à 2 de la figure 1). Ces forts courants ascendants se retrouvent dans les nuages d'orage. En Suisse, la grêle se produit principalement en été lors d'orages de chaleur.
Figure 1: Représentation schématique de la formation de la grêle (d'après Lohmann et al., 2016). Les chiffres sont expliqués dans le texte.
Les grains de glace qui tombent collectent d'autres gouttelettes d'eau et grains de glace dans le nuage d'orage (chiffres 2 à 3 de la figure 1). Si le grain de glace est repris plus bas par les courants ascendants et transporté vers le haut, le grêlon continue à grossir.
À partir d'une taille de 5 mm, on parle de grêle. Les grêlons plus petits sont appelés grésil. Un grêlon peut tomber plusieurs fois à l'intérieur d'un nuage d'orage et être rattrapé et transporté vers le haut par les courants ascendants (chiffres 3 à 6 de la figure 1).
En Suisse, les courants ascendants peuvent atteindre jusqu'à 150 km/h. Plus les courants ascendants sont forts, plus les grêlons qu'ils peuvent transporter dans l'air sont gros. Les grêlons grossissent jusqu'à ce qu'ils ne puissent plus résister aux courants ascendants et tombent à la surface de la terre (chiffres 6 à 7 de la figure 1).
Alors que les grêlons dans le nuage peuvent atteindre la taille d'un ballon de football, ils arrivent au sol beaucoup plus petit. Les grêlons fondent à moitié pendant leur vol descendant à travers des masses d'air plus chaudes.
Figure 2: Structure en couches d'un grêlon. © Christiane Heuser / pixelio.de
Structure en oignon des grêlons
Lorsqu'ils montent et descendent dans le nuage, les grêlons ont une structure en oignon avec différentes couches clairement reconnaissables (voir figure 2). Les couches sont formées par deux processus de croissance différents. Dans les couches inférieures, plus chaudes, les grêlons entrent en collision avec des gouttelettes d'eau, formant une fine enveloppe liquide autour du grain. Celle-ci gèle pour former une couche de glace claire et transparente. Dans les zones supérieures du nuage, où la température avoisine les -40°C, l'eau surfondue gèle en cristaux de glace qui, en cas de collision, se fixent directement sur le grêlon. Cela crée des poches d'air ou des bulles d'air et forme une couche de glace opaque et nuageuse.
Vous trouverez de plus amples informations sur la thématique de la grêle dans nos modules didactiques:
Module 1 – Observation et mesure de la grêle
Module 2 – Occurrence des chutes de grêle en Suisse
Module 3 – Risque de grêle et protection contre la grêle
Module 4 – Grêle, changement climatique et évolution des risques