Selon une nouvelle étude, la clé de prévisions plus précises des précipitations pourrait résider dans la danse complexe des flocons de neige qui tombent.
La recherche, qui observe le mouvement physique des cristaux de glace qui tombent, aidera les scientifiques à mieux estimer où et quand ces cristaux fondront en gouttes de pluie, une étape cruciale dans la formation de nombreux types de pluie.
Publié dans la revue Chimie et physique atmosphériquel’étude a impliqué des scientifiques qui ont observé comment de faux flocons de neige tombaient dans une substance imitant l’atmosphère.
Jennifer Stout, qui a dirigé la recherche, a déclaré : « Regarder la neige tomber doucement peut être fascinant, cela a donc été une joie de découvrir la manière dont différents cristaux de glace façonnent des pirouettes et des zigzags au cours de leur voyage vers le bas.
« Comprendre la danse d’un flocon de neige n’est pas seulement beau, mais peut nous aider à comprendre la réflectivité des nuages. Chaque cristal de neige dans un nuage agit comme un petit miroir, réfléchissant et réfractant la lumière qui le traverse.
En prédisant la chorégraphie d’un nuage entier, nous pourrions mieux comprendre l’atmosphère et les processus qui conduisent à la pluie et à la neige. Cette coordination complexe des flocons de neige peut également créer un impact visuel important, provoquant des phénomènes époustouflants tels que chiens solaires et halos de glace« .
Flocons de neige imprimés en 3D
L’équipe de recherche a utilisé des « flocons de neige » imprimés en 3D de différentes formes et tailles, depuis de simples plaques hexagonales jusqu’à des dendrites complexes à plusieurs branches. Ces cristaux artificiels ont été largués dans un réservoir rempli d’un mélange eau-glycérine, simulant les conditions atmosphériques. Des caméras à grande vitesse ont capturé leur descente, permettant aux chercheurs de reconstituer leurs trajectoires et orientations en trois dimensions.
L’étude a révélé quatre principaux types de mouvement des cristaux de glace : stable (tombant vers le bas), en zigzag (balançant d’avant en arrière), de transition (un mélange de zigzag et de rotation) et en spirale (rotation en tombant). Étonnamment, les formes complexes comme les dendrites sont restées stables en mouvement malgré leur tendance à créer des turbulences dans leur sillage, tandis que les formes plus simples sont devenues instables beaucoup plus tôt.
Améliorer les prévisions de pluie
Ces découvertes ont des implications significatives pour les prévisions météorologiques. Le radar météorologique, qui joue un rôle clé dans l’observation de la pluie imminente, renvoie les signaux sur les particules d’eau et de glace présentes dans l’air.
En comprenant mieux comment les différentes formes de cristaux de glace se déplacent et s’orientent, les météorologues peuvent interpréter ces signaux radar avec plus de précision et mieux estimer le moment où la glace se transforme en pluie. Ces données plus détaillées peuvent conduire à de meilleures prévisions sur le moment, le lieu et la quantité de pluie qui tomberont.
Les résultats de l’étude pourraient également potentiellement améliorer la compréhension des scientifiques sur la façon dont les nuages réfléchissent la lumière du soleil et emprisonnent la chaleur dans l’atmosphère, avec le potentiel d’améliorer les modèles climatiques et les prévisions météorologiques à long terme.
Plus d’informations :
Mouvements de chute stables et instables d’analogues de cristaux de glace en forme de plaques, Chimie et physique atmosphérique (2024). DOI : 10.5194/acp-24-11133-2024