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© CNRS - 2021

Comprendre les nuages

Numéro de notice

7369

Durée

00:07:00

Année de production

2021

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Comprendre les nuages


On les voit tous les jours, mais les connait-on vraiment ? Les nuages.
Formées de minuscules gouttelettes, ils sont imprévisibles.

Si la météorologie arrive à savoir les anticyclones et dépressions qui passeront. Difficile aujourd'hui encore de prévoir avec précision les épisodes extrêmes. Les fortes pluies par exemple qui causeront des inondations.

Pour pallier ce manque d'informations, une équipe de chercheurs s'est installée à l'aérodrome de Lanas, en Ardèche. Ils souhaitent apporter des informations complémentaires aux modèles météorologiques.

ITW Patrick
Lorsqu'on fait des observations de la planète à partir des satellites, on va avoir beaucoup de mal à retrouver les contenus en eau-vapeur, dans les premiers km de l'atmosphère, principalement les 3 premiers km de l'atmosphère. Or, 80% de l'eau sous forme de vapeur se trouve dans les trois premiers km de l'atmosphère. Parce que c'est dans ces trois premiers kilomètres de l'atmosphère qu'en gros tous les processus se passent.

Patrick Chazette est climatologue. Pour percer les mystères de cette partie de l'atmosphère, il utilise un précieux instrument : un lidar.

Le lidar c'est d'abord un puissant laser qui est envoyé à la verticale. Dans le ciel, le faisceau est bloqué par des nuages ou des particules. Grâce à un télescope, on peut déterminer à quelle altitude le laser a été absorbé.

ITW Patrick Chazette
Donc là le faisceau laser part dans l'atmosphère, là on va le voir, voilà.
Ce rayonnement laser est pulsé. Il va interagir avec les molécules de l'air, les aérosols et les nuages et il va revenir, vers le système de détection.

Les nuages qui intéressent principalement ce scientifique sont les cumulonimbus. Ils s'étirent à la verticale et sont particulièrement instables.

ITW Patrick Chazette
Lorsque ces nuages libèrent suffisamment d'énergie, on va créer une convection. Donc une convection c'est en fait de l'air qui va être entrainé vers les hautes altitudes et on va former des nuages avec des grandes tours qui sont des cumulonimbus qui vont grimper dans la haute atmosphère.
Le lidar, son objectif c'est de mesurer les contenus en vapeurs d'eau avant les processus de précipitations, avant la formation de ces gros nuages pour que ça puisse être intégrer dans le modèle et qu'on puisse prévoir la formation de ces nuages

Et d'ailleurs, le lidar a enregistré le passage d'un cumulonimbus, amenant avec lui pluie et orage.
A peine enregistrées, les informations sont tout de suite analysées.

ITW Julien Totems
En haut, on a le signal direct et on voit au cours des deux derniers jours les aérosols et les nuages qui se sont succédés au-dessus du lidar.
En bas on a l'humidité qui a donné naissance à ces systèmes orageux, on voit notamment aux altitudes moyennes, une couche de poussière désertique qui a amené de l'humidité tropicale avec elle, qui a probablement condensée pour former ces systèmes orageux.

Les données des lidars permettront de mieux modéliser ces épisodes extrêmes. Et d'affiner ainsi les prévisions.

ITW Patrick Chazette
Pour un modèle qui a une résolution à l'ordre du km, il faut lui fournir des données qui sont aussi à haute résolution, en particulier selon la verticale. Et la technique lidar permet de fournir ces données. C'est vraiment un couplage entre l'observation et la modélisation qui permettra d'améliorer notre connaissance de l'endroit où ça va précipiter et de l'endroit où on risque d'avoir des inondations.

Pour des indications précises, ce lidar doit être minutieusement calibré. Or celui-ci est encore en phase de réglages. L'équipe compare ses mesures avec d'autres données, comme celles des radiosondages. Des sondes attachées à des ballons d'hélium lancés chaque jour. Les chercheurs espèrent ainsi récupérer des données similaires à celle du lidar.

ITW Aurélien Clémençon
« Il va y avoir une prise de mesure en montant sous le ballon, une fois arrivé à 20 000m, même peut-être avant 20 000 mètres, le ballon va exploser, la sonde va redescendre sous parachute et va continuer à analyser au fur et à mesure de la descente. Ça sert à mesurer température, humidité et pression atmosphérique.

Et pour encore plus de mesures, l'équipe n'hésite pas à aller directement dans le ciel.
Ils se servent de 3 ULM un peu modifiés, qui ont à bord des sondes, un ordinateur et un autre lidar, déjà paramétré.

Mais le lidar au sol fournit une autre donnée intéressante. Celle de l'isotope de l'eau. Une information cruciale pour mieux comprendre les nuages.

ITW Patrick Chazette
« La connaissance des isotopes de l'eau, ça nous permet de connaitre l'historique, en fait, de cette eau dans l'atmosphère. D'où vient l'eau qui précipite à un endroit donné, donc son historique. Est-ce qu'il y a eu des perturbations dans le transport de cette eau. Est-ce que cette eau par exemple s'est condensée, précipitée, réévaporée, etc. Donc on a ce genre d'information. »

Pour aller encore plus loin, une autre expérience récolte même des petits morceaux de nuages. Grâce à ce piège à gouttelettes fixé sur un ULM.

ITW Anne Monod
« Les gouttelettes viennent s'impacter sur les peignes et puis par gravité elles tombent au fond ici et là on a une rigole qui récupère l'eau et en dessous on place un flacon et on récolte toute l'eau qui a été impactée. »

L'enjeu est de mieux comprendre la formation des nuages. Et notamment le rôle des aérosols, ces particules nécessaires à la condensation.

ITW Anne Monod
« Le nuage est composé de gouttelettes d'eau en suspension et chaque gouttelette est formée par condensation de l'eau autour d'un aérosol, d'une particule en suspension. Ce que l'on ne connaît pas c'est comment, pourquoi certains aérosols vont réussir à condenser de l'eau et d'autres non. »

Grâce à cette campagne de terrain, les scientifiques en apprennent un peu plus sur ce qu'il se passe au-dessus de nos têtes.

L'année prochaine, l'équipe installera plusieurs lidars en réseau autours de la Méditerranée.
Pour étudier les épisodes météorologiques intenses.
L'objectif : aider les autorités à prendre des décisions. Lancer une opération d'évacuation par exemple, et éviter que les catastrophes naturelles se transforment en drames humains.
Les lidars pourront également anticiper les vagues de chaleur.
Face au dérèglement climatique, cette technologie pourrait bientôt devenir indispensable.


Réalisateur(s)

Sonia COLLAVIZZA

Allez plus loin

Résumé

Comment reconnaître les nuages qui pourraient être à l'origine d'orages violents ou d'inondations ? Venez en Ardèche, suivre les scientifiques qui chassent les nuages dangereux à l'aide d'un lidar, instrument de pointe pour aider à comprendre leur formation, et permettre d'anticiper les épisodes météorologiques intenses.

Les trois premiers kilomètres de l'atmosphère sont difficiles à cartographier. Pourtant, les nuages de cette zone sont ceux qui déterminent les épisodes de fortes pluies à l'origine de catastrophes naturelles. Patrick Chazette et son équipe cherchent à mettre au point un outil pour anticiper ce genre d'épisode. Ils utilisent et testent un lidar dans le cadre de la campagne de terrain LEMON. Trois ULM munis d'instruments météorologiques vont vérifier les mesures en volant autour du faisceau.

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