Les scientifiques ont fourni de nouvelles informations sur la façon dont les orages intenses entraînent l’injection de vapeur d’eau de la troposphère – la couche atmosphérique la plus proche de la surface de la Terre – vers la stratosphère. Leur recherche propose une caractéristique appelée « saut hydraulique », dans le cadre de ce processus.
Lorsque de forts orages se développent, la plupart de ces orages se développent rapidement vers le haut à travers la troposphère jusqu’à ce qu’ils atteignent la tropopause. Incapables de pousser davantage, leurs sommets s’aplatissent et donnent aux tempêtes leur forme distinctive d’enclume.
Cependant, dans certaines supercellules particulièrement puissantes, des courants ascendants intenses peuvent remonter dans la stratosphère. Ces sommets dépassants peuvent provoquer la formation de panaches de cirrus au-dessus de l’enclume (AACP) à plusieurs kilomètres au-dessus de la tempête où ils se propagent sous le vent.
En plus d’annoncer des phénomènes météorologiques violents imminents, comme des tornades majeures et des événements de grêle, sur le sol en dessous, on pense que ces formations nuageuses peuvent également jouer un rôle majeur dans l’injection de vapeur d’eau dans la basse stratosphère, bien que cela soit encore débattu. Et un modèle physique adéquat des AACP – et bon nombre de leurs caractéristiques et effets, y compris les rétroactions climatiques potentielles – fait défaut.
Pour comprendre la physique des AACP et leur rôle potentiel dans l’hydratation stratosphérique, Morgan O’Neill et ses collègues ont combiné de grandes simulations de tourbillons et des observations radar corroborantes.
O’Neill et al. ont découvert que les nuages orageux qui s’élèvent dans la stratosphère fonctionnent comme une barrière topographique, déviant les courants de vent à haute altitude. Cela génère un saut hydraulique en aval de la tempête à la tropopause, qui entraîne une injection intense de vapeur d’eau profondément dans la stratosphère à un débit pouvant dépasser 7 tonnes par seconde une fois établi.
Selon les auteurs, les AACP sont les manifestations visibles de ce processus.
« Meilleure compréhension de la physique des orages supercellulaires – en conjonction avec de nouvelles observations recueillies par NasaLa mission Dynamics and Chemistry of the Summer Stratosphere… promet des avancées majeures dans la résolution des incertitudes restantes dans le transport convectif de la troposphère à la stratosphère, la quantification de ses impacts à l’heure actuelle et la prévision de la manière dont ce mécanisme réagira aux conditions climatiques changeantes », écrit Jessica Smith dans une perspective connexe.
Pour en savoir plus sur cette recherche, lisez Mystery of Icy Plumes That May Foretell Deadly Supercell Storms Solved by Stanford Scientists.
Référence : « Hydraulic jump dynamics above supercell thunderstorms » par Morgan E O’Neill, Leigh Orf, Gerald M. Heymsfield et Kelton Halbert, 10 septembre 2021, Science.
DOI : 10.1126/science.abh3857
