Modifié le 09 septembre 2019 à 14:06

Des lidars et des cerfs-volants hybrides pour mieux comprendre les événements extrêmes

Supercellule orageuse
Supercellule orageuse [Christophe Asselin - Keraunos]
Les situations météorologiques extrêmes sont de mieux en mieux cernées mais les modèles numériques ont encore de la peine à localiser les événements de manière précise. Afin de combler cette lacune, les chercheurs de l’Institut Max Planck et de l’institut Fraunhofer en Allemagne viennent de lancer un projet ambitieux. Grâce à l’emploi de cerfs-volants et de lidars, ce dernier va permettre de mieux comprendre la dynamique des nuages.

A l’image des orages du 15 juin ou du 11 août dernier, les événements extrêmes gardent souvent un caractère assez local : alors que des pluies diluviennes et la grêle s’abattent sur un endroit, les conditions restent relativement clémentes à quelques kilomètres de distance. Or, les meilleures prévisions ne permettent en général de détecter un événement orageux que dans un rayon de 30 kilomètres...

Images radar du 11 août 2019 à 19h locales
Images radar du 11 août 2019 à 19h locales [Infoclimat]

Afin d'améliorer la résolution spaciale et temporelle des prévisions, la Max Planck Society et la Farunhofer Society en Allemagne ont décidé d’établir un pont entre la recherche fondamentale et la recherche appliquée sous l’égide du projet « Twister ».

"Les prévisions de précipitations, en particulier de fortes pluies, sont encore inexactes parce que nous ne comprenons pas l'influence des microclimats sur la formation des nuages à ses différentes échelles d’espace et de temps ", explique Eberhard Bodenschatz, directeur de l'Institut Max Planck de dynamique et co-responsable du projet. « Cela commence par l’influence des courants atmosphérique à grande échelle et se termine par des processus microphysiques dans les nuages à travers lesquels des gouttelettes ou des cristaux de glace se forment jusqu'à ce qu'ils tombent au sol sous forme de précipitations ».

La mesure et la simulation dans ce domaine sont d’autant plus complexes que les turbulences jouent un rôle important dans le processus de formation des nuages, notamment celles générées par les reliefs ou les infrastructures des villes. "Nous voulons maintenant répertorier les facteurs clés impliqués dans la formation des nuages et des précipitations ", précise Alexander Reiterer, responsable de l'unité commerciale Object and Shape Recording de l'Institut Fraunhofer des techniques de mesure physique.

Des lidars et des cerfs-volants hybrides pour des analyses plus fines

Pour mener à bien leur étude, les chercheurs du Fraunhofer Institute ont mis au point un nouveau système de lidar, technologie qui consiste à utiliser des faisceaux laser pour analyser les composantes de l’atmosphère. Grande nouveauté, le système de l’Institut Fraunhofer va utiliser trois faisceaux laser pour mesurer les flux d'air en trois dimensions, avec une résolution jamais atteinte à ce jour.

Lidar de Météosuisse au Jungfraujoch
Lidar de Météosuisse au Jungfraujoch [Météosuisse]

De leur côté, les chercheurs du Max Planck Institut ont développé des cerfs-volants hybrides, munis de poches d’hélium et capables de se maintenir dans les airs même lorsque les vents sont faibles. Equipés de nombreux appareils de mesures, ces derniers pourront détecter les moindres particularités présentes dans l’atmosphère. Les chercheurs du Projet Twister espèrent par ce moyen collecter des informations complètes sur les processus à l'intérieur et autour des nuages, sur une échelle allant du kilomètre à quelques centimètres.

Cerf-volant hybride développé par l'Institut Max Planck
Cerf-volant hybride développé par l'Institut Max Planck [MPG-Institute]

Au terme de leurs campagnes de mesures, les chercheurs pourront ainsi comparer les données obtenues avec des simulations informatiques de la microphysique des nuages et avec des modèles mathématiques de description de l'atmosphère. "Grâce aux résultats de la théorie et de la simulation, nous pouvons mieux interpréter les données de mesure. En même temps, ces données aident à améliorer les modèles de physique des nuages ", explique Michael Wilczek, chef d'un groupe de recherche à l'Institut Max Planck de dynamique.

A terme, les résultats obtenus devraient être intégrés dans les modèles de prévisions, ce qui devrait permettre aux météorologues de mieux anticiper les phénomènes extrêmes.

Philippe Jeanneret, avec le concours du Max Planck Institute

Publié le 09 septembre 2019 à 13:46 - Modifié le 09 septembre 2019 à 14:06