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Nouvelle approche de la grêle, phénomène météorologique destructeur // New approach to hail, a destructive weather phenomenon

Chaque année, les orages de grêle causent des millions d’euros de dégâts aux habitations, aux entreprises et aux cultures. Les grêlons peuvent parfois atteindre la taille d’une balle de tennis.

Photo: C. Grandpey

Cependant, la formation de ces boules de glace destructrices dans la haute troposphère demeure un mystère. La théorie la plus répandue est que les grêlons suivent un mouvement de recyclage, ce qui explique pourquoi ils contiennent souvent différentes couches de glace, de claire à opaque.

Une nouvelle étude de l’Académie chinoise des sciences, publiée dans la revue Advances in Atmospheric Sciences, nous explique que ce mouvement de recyclage n’est qu’une infime partie du phénomène de formation de la grêle. Dans cette étude, des scientifiques de l’Université de Pékin expliquent avoir utilisé l’analyse des isotopes stables pour recréer l’ ‘histoire’ de 27 spécimens de grêlons récoltés séparément lors de neuf orages en Chine. Grâce à cette méthode précise, l’équipe scientifique a pu déterminer à quel niveau de l’atmosphère certaines couches de grêlons se sont formées. Cela a permis de créer une carte verticale du trajet des morceaux de glace vers la Terre. Selon l’auteur principal de l’étude, « ces travaux modifient fondamentalement notre compréhension de la formation de la grêle. En allant au-delà des hypothèses et en nous appuyant sur des preuves chimiques réelles, nous obtenons une image plus précise de ces phénomènes météorologiques destructeurs. »
Sur les 27 grêlons étudiés, un seul présentait des signes révélateurs de la méthode de recyclage hypothétique, selon laquelle la grêle se déplace de haut en bas au sein d’un nuage d’orage. Une dizaine de grêlons ont montré qu’ils se sont formés lors d’une descente régulière vers l’atmosphère, et 13 autres présentaient des signes d’une seule poussée ascendante. Étonnamment, trois présentaient même des signes de mouvement quasi horizontal.
D’après les chercheurs, la grêle se forme généralement dans une plage de températures comprise entre environ -30 et -10 degrés Celsius. Cependant, les données de l’étude montrent que des embryons de grêlons peuvent se former en dehors de cette plage, entre environ -33,4 et -8,7 degrés Celsius. Bien que cela aille largement à l’encontre de la théorie précédente sur la formation des grêlons, les grêlons plus gros nécessitent un séjour prolongé dans cette zone pour que l’eau à très basse température forme davantage de couches. Cela explique pourquoi les orages les plus violents produisent souvent des grêlons plus gros.
Les chercheurs espèrent que la compréhension du mécanisme de formation des orages de grêle permettra d’améliorer les prévisions météorologiques et la capacité à estimer les dangers potentiels liés à de tels orages. Cependant, les médias scientifiques américains préviennent que l’amélioration des prévisions aux États-Unis pourrait s’avérer difficile sous l’administration Trump, qui impose des coupes budgétaires constantes à la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), qui supervise le National Weather Service (NWS). Les météorologues du NWS ont déjà signalé une dégradation des services de prévision en raison de la réduction du nombre de ballons météorologiques utilisés pour recueillir des données permettant de prévoir précisément les orages.
Source : Popular Mechanics via Yahoo News.

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Every year, hailstorms cause millions of euros in damage to homes, businesses, and crops. The hailsones can sometimes be as big as tennis balls. However, how these ice balls of destruction form in the upper troposphere has remained somewhat of a mystery. The predominant theory is that hailstones go through a recycling motion, which explains why they often contain varying layers of a clear and opaque ice.

Now, a new study from the Chinese Academy of Sciences and published in the journal Advances in Atmospheric Sciences suggests that this recycling motion is only a small part of the story. In the study, scientists at the Peking University explain that they used stable isotope analysis to effectively recreate the “history” of 27 hailstone specimens produced by nine separate storms in China. Using this precise method, the scientific team could pinpoint at what level in the atmosphere certain layers of the hailstones formed, creating a vertical map of the ice chunk’s journey toward the earth.

According to the lead author of the study,“this work fundamentally changes how we understand hail formation. By moving beyond assumptions to actual chemical evidence, we’re building a more accurate picture of these destructive weather phenomena.”

Of the 27 hailstones studied, only one of them displayed tell-tale signs of the hypothesized recycling method, in which hail travels up and down within a storm cloud. Some 10 stones showed that they formed while steadily descending toward the atmosphere, and another 13 displayed evidence of only one single upward push. Surprisingly, three even showed signs of nearly horizontal movement.

According to the researchers, hail typically forms in a temperature range between roughly -30 and -10 degrees Celsius. However, the data in the study data show that embryos of hailstones can actually form outside that gradient, between about -33.4 and -8.7 degrees Celsius. Although this largely refutes the previous theory behind hailstone formation, larger hailstones do require extended time in this zone for supercooled water to form more layers. This explains why stronger storms often produce larger hailstones.

The researchers hope that understanding the inner workings of hailstorm formation will help improve weather forecasting and the ability to estimate the potential dangers of a passing hailstorm. However, the U.S. scientific news media warn that improving forecasting capabilities in the U.S. may prove difficult under the Trump Administration, as it steadily levies cuts on the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), which oversees the National Weather Service (NWS). Meteorologists at NWS have already reported degraded forecasting services due to curtailed weather balloon launches used to help gather data for accurate storm prediction.

Source : Popular Mechanics via Yahoo News.

Des volcans actifs sur Vénus ! // Active volcanoes on Venus!

Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Geoscience le 20 juillet 2020 des chercheurs ont identifié 37 structures volcaniques récemment actives sur la planète Vénus. L’étude fournit de bonnes preuves démontrant que Vénus est une planète géologiquement active. Cela va à l’encontre de l’idée largement répandue jusqu ‘à présent selon laquelle Vénus serait inactive d’un point de vue géologique car elle ne dispose pas de tectonique des plaques comme c’est le cas sur Terre.
Les recherches ont été menées par des scientifiques de l’Université du Maryland et de l’Institut de géophysique de l’ETH de Zurich en Suisse. Les auteurs de l’étude expliquent que « c’est la première fois [qu’ils] sont capables de désigner des structures spécifiques et de dire : Regardez, il s’agit certes d’un volcanisme ancien mais qui est bien actif aujourd’hui ; il est peut-être en sommeil, mais il n’est pas mort. « 

Les scientifiques savent depuis pas mal de temps que Vénus a une surface plus jeune que d’autres planètes comme Mars et Mercure dont l’intérieur est froid. Les preuves de chaleur interne et d’activité géologique sont visibles à la surface de Vénus sous forme de structures annulaires baptisées coronae qui se créent lorsque des panaches de matière chaude s’élèvent à travers le manteau et la croûte avant de percer la surface, de la même façon que se sont formées les îles volcaniques de l’archipel hawaïen.
Jusqu’à présent, on pensait que les coronae sur Vénus étaient probablement des signes d’activité ancienne et que Vénus s’était suffisamment refroidie pour empêcher la matière chaude issue des profondeurs de percer sa surface. De plus, les processus exacts par lesquels les panaches mantelliques ont formé les coronae sur Vénus ont fait l’objet de débats.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont utilisé des modèles numériques d’activité thermomécanique sous la surface de Vénus pour créer des simulations 3D haute résolution de la formation des coronae. Leurs simulations fournissent une vue très détaillée de ce processus de formation.
Les résultats des simulations ont permis d’identifier des détails qui ne peuvent être présents que dans les coronae récemment actives. Ils ont pu comparer ces détails à ceux déjà observés à la surface de Vénus par la sonde Magellan de la NASA dans les années 1990. Cette comparaison a révélé qu’une partie de l’évolution des coronae sur la planète représente différentes étapes de leur développement géologique. L’étude fournit la première preuve que les coronae sur Vénus évoluent et que l’intérieur de la planète est donc toujours actif.
La plupart des 37 structures volcaniques actives forment un vaste anneau dans l’hémisphère sud de la planète, avec en particulier une impressionnante couronne baptisée Artemis qui mesure 2 100 km de diamètre. Les résultats de la dernière étude peuvent permettre d’identifier les zones cibles où des instruments pourraient être déposés lors de futures missions sur Vénus, comme la mission européenne EnVision prévue pour 2032.
Source: Presse scientifique internationale.

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 A new study published in the journal Nature Geoscience on July 20th, 2020 has identified 37 recently active volcanic structures on Venus. The study provides some of the best evidence that Venus is still a geologically active planet. This goes against the thought that Venus was essentially dormant geologically because it lacks the plate tectonics that gradually reshape Earth’s surface.

The research was conducted by scientists at the University of Maryland and the Institute of Geophysics at ETH Zurich, Switzerland. The authors say « this is the first time [they] are able to point to specific structures and say ‘Look, this is not an ancient volcano but one that is active today, dormant perhaps, but not dead. »

Scientists have known for some time that Venus has a younger surface than planets like Mars and Mercury, which have cold interiors. Evidence of a warm interior and geologic activity dots the surface of the planet in the form of ring-like structures known as coronae, which form when plumes of hot material rise through the mantle layer and crust. This is similar to the way mantle plumes formed the volcanic Hawaiian archipelago.

Up to now, it was thought that the coronae on Venus were probably signs of ancient activity, and that Venus had cooled enough to prevent deep hot material from piercing its surface. In addition, the exact processes by which mantle plumes formed coronae on Venus has been a matter for debate.

In the new study, the researchers used numerical models of thermo-mechanic activity beneath the surface of Venus to create high-resolution, 3-D simulations of coronae formation. Their simulations provide a very detailed view of the formation process.

The results helped the researchers identify features that are present only in recently active coronae.  They were able to match those features to those already observed on the surface of Venus by NASA’s Magellan spacecraft in the 1990s. This comparison revealed that some of the variation in coronae across the planet represents different stages of geological development. The study provides the first evidence that coronae on Venus are still evolving, indicating that the interior of the planet is still active.

Many of the 37 active volcanic structures reside within in a gigantic ring in the planet’s southern hemisphere, including a colossal corona called Artemis which is 2,100km in diameter. These results may help identify target areas where geologic instruments should be placed on future missions to Venus, such as Europe’s EnVision that is scheduled to launch in 2032.

Source: International scientific press.

De gauche à droite : Mercure, Vénus, la Terre et Mars (Source : Wikipedia)