Des Hailsondes se lancent dans les orages pour les sonder

Inspiré du film à succès Twister de 1996, un nouveau capteur en forme de grêle peut se précipiter dans l'œil d'un orage pour faire la lumière sur les mystères derrière la croissance de la grêle.

Les orages majeurs, connus sous le nom de fortes tempêtes de convection, ont coûté 35 milliards de dollars, soit près de 70 % de toutes les pertes assurées dues à des catastrophes naturelles dans le monde au cours du premier semestre 2023, selon la compagnie d'assurance mondiale Swiss Re. Environ 60 à 80 pour cent des pertes assurées dues à ces puissantes tempêtes sont dues aux dommages causés par la grêle, selon l'Association nationale des commissaires aux assurances.

Les nouveaux capteurs, baptisés « grêlons », sont conçus pour voler librement au sein des tempêtes et se comporter comme de la vraie grêle.

En même temps, lorsqu’on parle de toutes sortes de précipitations liées à ces violentes tempêtes, la grêle est la moins connue. En effet, on ignore encore beaucoup de choses sur la manière dont ces boules de glace se déplacent et se développent dans les différentes zones de chaque tempête.

Dans le film Twister, des chercheurs ont cherché à déployer des capteurs météorologiques au cœur d'une tornade pour en savoir plus sur les catastrophes. Dans la vraie vie, les scientifiques ont déployé une grande variété de capteurs pour analyser les tempêtes – par exemple, des drones et des caméras à grande vitesse, soit au sol, soit à quelques centaines de mètres de hauteur, explique Joshua Soderholm, spécialiste des orages au Bureau australien de recherche. Météorologie de Melbourne, qui a contribué au développement du nouveau capteur.

Dans le film Twister de 1996, les chasseurs de tempêtes interprétés par Helen Hunt et Bill Paxton sacrifient presque tout pour libérer des essaims de particules collectant des données qui sont aspirées dans une tornade et renvoient des données. Des scientifiques australiens et canadiens testent actuellement une idée similaire pour les orages. Images universelles/Alay

Cependant, la collecte de données dans les nuages ​​d’orage « devient beaucoup plus difficile en raison des vents incroyables, de la grosse grêle et des conditions de givrage extrêmes », explique Soderholm. Deux tentatives précédentes visant à déployer des capteurs dans les tempêtes incluent un avion blindé T-28, aujourd'hui retiré, de l'École des mines et de la technologie du Dakota du Sud et des capteurs attachés à des ballons appelés « swarmsondes », dit-il.

En revanche, les nouveaux capteurs, baptisés « grêlesondes », sont conçus pour voler librement au sein des tempêtes et se comporter comme de la vraie grêle. Chaque sonde a la forme d'un grêlon : une sphère de 24 grammes de 6,5 centimètres de large, une version modifiée du Windsond S1 de Sparv Embedded à Linköping, en Suède. Bien qu'ils soient lancés via des ballons, les grêlons sont lâchés une fois que les courants ascendants au sein des tempêtes sont suffisamment forts pour maintenir les capteurs en l'air.

Les grêlons ne mesurent pas les trajectoires ou les conditions des grêlons réels. Au lieu de cela, ils se comportent un peu comme de véritables grêlons dans une tempête, « collectant des informations sur la façon dont la grêle se développe, est déplacée par les vents et tombe », explique Soderholm. "La conception minutieuse de la coque de la grêle-sonde et l'optimisation des capteurs ont permis non seulement de survivre à ces conditions, mais également de collecter des mesures précieuses."

La hailsonde se compose de pièces imprimées en 3D, d'une batterie et d'appareils électroniques enfermés dans une coque en polystyrène. Joshua Soderholm/Bureau australien de météorologie

Soderholm a eu l'idée de la grêle-sonde parce qu'il dit aimer étudier comment les nouvelles technologies pourraient bénéficier à son domaine de la science des orages, "en particulier pour mesurer des processus que les gens pensaient auparavant impossibles à réaliser en raison des barrières technologiques", note-t-il. Cela inclut la numérisation 3D des grêlons pour faire la lumière sur leur évolution au sein des tempêtes et à quoi ils ressemblent sur le radar ; utiliser la vision par ordinateur pour analyser des coupes transversales de grêlons afin de déduire comment ils se sont développés ; et utiliser des drones pour examiner la forme des grêlons dans les airs.

"L'idée de la grêle-sonde est née après avoir vu de nouveaux travaux sur la simulation des trajectoires des grêlons réalisés par mon collègue Matt Kumjian", explique Soderholm. "Je voulais vraiment savoir si les simulations étaient réalistes mais nous n'en avions aucune idée, alors j'ai commencé à réfléchir à un moyen de collecter des mesures."

« Je crois que mes recherches mettent en évidence l'incroyable potentiel des observations pour combler des lacunes dans les données que nous pensions auparavant impossibles... Les outils modernes comme l'impression 3D, Python, l'Internet des objets et les ordinateurs monocartes permettent un prototypage rapide sans doctorat. . en ingénierie."