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Des cyclones foudroyants frappent les chercheurs

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La saison des cyclones 2005 a été l'une des plus impressionnantes de ces dernières décennies. En particulier, les ouragans Rita, Katrina et Emily, qui ont flirté avec les niveaux 4 et 5 de l'échelle de Saffire-Simpson, ont fait de nombreuses victimes et ont engendré des dégâts matériels considérables. Si les cyclones font partie des phénomènes météorologiques les plus puissants au monde, ils ne voient que très rarement des éclairs fulgurer en leur sein.

Des cyclones foudroyants frappent les chercheurs

Or, une campagne d'étude de 30 jours menée conjointement par la NASA, le NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) et des universités américaines au mois de Juillet 2005 a montré que Rita, Katrina et Emily ont été parcourus par de nombreux éclairs. Les scientifiques cherchent à présent à déterminer les raisons de ces étranges phénomènes.

Cliché du cyclone Emily vu depuis la Station Spatiale Internationale, le 17 Juillet 2005 ; Qu'est-ce qui a bien pu engendrer tant d'éclairs en son sein ? C'est justement la question que se pose en ce moment même une équipe de chercheurs... (Crédits : NASA)

Une myriade d'éclairs aperçus à travers les hublots d'un ER-2

Au cours de la campagne d'étude, dénommée " Mécanismes des Systèmes Nuageux Tropicaux ", l'équipe scientifique a eu recours à l'avion de recherche ER-2 de la NASA, un appareil embarquant 1500 kilogrammes d'instruments météorologiques (dont un spectromètre UV/Visible mesurant l'intensité du rayonnement solaire et l'épaisseur de la couche d'ozone au dessus de l'appareil), et destiné à l'analyse de la composition chimique de l'atmosphère. En croisant les informations glanées en vol, les données des satellites et des capteurs au sol, ils espéraient mieux comprendre les mécanismes régissant les cyclones, voire déterminer les origines climatiques de cette saison d'ouragans 2005 sans précédent.

A son bord, ils ont survolé le cyclone Emily et ont observé de nombreux éclairs fulgurant indifféremment entre deux nuages, ou entre un nuage et le sol. La fréquence de ces éclairs était de quatre à cinq toutes les dix minutes. Richard Blakeslee, du Global Hydrology and Climate Center (GHCC), qui faisait partie de l'équipe de recherche, a été le premier surpris de la présence de tant d'éclairs au sein d'un même cyclone : « Généralement, il n'y a pas beaucoup d'éclairs à proximité de l'œil des cyclones. Alors, quand on en observe, on sait qu'il se passe quelque chose... ».

L'avion de recherche ER-2 au décollage (Crédits : NASA)

Le champ électrique le plus intense jamais mesuré au dessus d'un phénomène météorologique

D'autre part, la mesure de l'intensité du champ électrique au dessus du cyclone leur réservait une seconde surprise de taille : les capteurs de l'avion ont en effet enregistré l'intensité la plus élevée jamais mesurée au-dessus d'un phénomène météorologique, tous types confondus : « Nous avons mesuré un champ électrique continu de plus de 8000 volts par mètre ». « C'est considérable, et comparable aux champs les plus puissants relevés au dessus des orages de grande envergure. » a précisé Richard Blakeslee à ce propos.

Si le champ électrique d'Emily a pu être passé au crible par les capteurs de l'avion de recherche américain, ce n'est malheureusement pas le cas des cyclones Katrina et Rita, dont les éclairs ont été détectés à partir du sol. Néanmoins, l'équipe de recherche a pu observer des similitudes entre ces trois phénomènes cycloniques :

  • Ces trois cyclones étaient extrêmement puissants (de catégorie quatre ou cinq) ;
  • Ils se trouvaient tous en mer au moment où les éclairs ont été enregistrés ;
  • Les éclairs fulguraient toujours à proximité immédiate de l'œil.

Un début d'explication ?

D'après Blakeslee, si traditionnellement les cyclones n'accueillent pas d'éclairs en leur sein, c'est à cause de « l'absence d'un ingrédient essentiel : les vents verticaux. » En effet, les cristaux de glace et les gouttes d'eau présents dans un cyclone sont électriquement neutres, et seules les collisions entre ces particules - causées par la présence de flux d'air verticaux - peuvent les « charger » positivement et négativement, et engendrer des éclairs.

Comme, la plupart du temps, les courants circulant dans les cyclones suivent un vecteur horizontal, le mécanisme de « collisions » et de « charges » ne peut pas avoir lieu. Selon Blakeslee « les ouragans ont tendance à produire davantage d'éclairs lorsqu'ils arrivent sur la terre ferme ». En effet, en « heurtant » des montagnes, un courant vertical peut être engendré, et multiplier les collisions entre les particules. Mais, dans le cas des cyclones Rita, Katrina et Emily, il n'y avait que de l'eau à leurs pieds. Exit cette explication...

La puissance de ces cyclones pourrait-elle expliquer cette singularité ? Pour Blakeslee, la réponse est non : « D'autres phénomènes de même intensité NDLR : que nous avons observés ne produisaient pas tant d'éclairs. ». « Il doit y avoir autre chose... ».

L'équipe de recherche aura encore besoin de plusieurs mois pour achever l'analyse des données collectées au cours de la campagne d'étude. Mais, pour l'heure, l'origine de ces éclairs reste indéterminée...

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