La science de la pluie | Les mystères de la pluie (1/3) | ARTE

Il existe un dicton hawaïen qui signifie « quand les cieux pleurent, la terre vit », ce qui capture l'essence de ce qu'est la pluie.

La définition technique d'une goutte de pluie est quelque chose qui tombe du ciel sous forme liquide et qui a un diamètre d'au moins un demi-millimètre.

Le processus de formation de la pluie est très complexe, commençant par une particule d'aérosol sèche ou un morceau de poussière ou de saleté dans l'air.

La question de la taille des gouttes tombant sur votre tête lors d'un orage est quelque chose auquel nous n'avons pas encore de bonnes réponses.

Contrairement à la croyance populaire, les gouttes de pluie ne sont pas en forme de larme.

La forme d'une goutte de pluie résulte d'un équilibre des forces, minimisant l'énergie du système. Les petites gouttes sont sphériques, tandis que les grandes sont plus larges que hautes.

• Une particule d'aérosol moyenne peut mesurer environ 1 micromètre de diamètre • Elle doit croître pour atteindre environ un millimètre pour devenir une goutte de pluie typique • C'est un processus d'agrandissement significatif et complexe

Les plus petites gouttes de pluie tombent à 1-2 m/s, tandis que les plus grandes tombent à 9-11 m/s.

L'instrument principal utilisé pour étudier la variabilité de la pluie utilise deux lampes halogènes, un miroir, une lentille de Fresnel et des fentes pour diriger la lumière vers des caméras.

Les caméras prennent 55 000 images par seconde pour capturer les gouttes de pluie en détail.

Deux caméras décalées verticalement de 7 mm permettent de calculer la vitesse de chute des gouttes individuelles en mesurant le temps entre les détections.

• Distribution des tailles de gouttes dans une tempête donnée • Évolution de la taille des gouttes au fil du temps • Analyse des mécanismes de création dans différentes tempêtes • Compréhension des processus physiques de formation de la pluie

La plupart des activités agricoles dépendent des pluies de mousson, et tout manquement a un impact en cascade sur tous les aspects de la vie.

• Migrations massives des villages vers les villes • Augmentation de la charge urbaine • Pénurie d'eau due aux migrations de population • Instabilité économique et sociale

La mission mousson a fourni d'excellents systèmes de prévision basés sur des modèles dynamiques pouvant donner des prédictions de plusieurs jours à semaines à mois à saisons.

• Sélection de cultures résistantes à la sécheresse en cas de prévision de manque d'eau • Gestion des barrages pour éviter les inondations et optimiser l'approvisionnement en eau • Réduction des gaspillages d'eau pour les villes

Le premier pluviomètre arrivé en 1984 était en cuivre, d'un diamètre de 5 pouces et d'une profondeur de 5 pouces, avec une bouteille pour collecter les précipitations.

Les pluviomètres automatiques modernes fonctionnent sur un système de poids et un système laser pour détecter la pluie de manière très sensible.

Le code synoptique utilisé par les météorologues peut être lu par n'importe quel météorologue dans le monde et contient environ 300 symboles différents.

• Type de nuage • Direction et force du vent • Conditions météorologiques présentes et passées • Tous les paramètres météorologiques pertinents

Au début du 20ème siècle, l'atmosphère se limitait à la météo de surface, mais vers le milieu du 20ème siècle, les ballons météorologiques et les avions ont révolutionné la compréhension de la dynamique atmosphérique.

Les satellites météorologiques de télévision ont créé une tendance visant à monitorer l'atmosphère de manière systématique, avec l'objectif initial de pouvoir observer tout phénomène atmosphérique partout et toujours.

La mission Global Precipitation Measurement est codirigée par la NASA et le Japon pour observer la pluie et la neige dans le monde, avec un observatoire principal lancé en 2014.

• Mesure de la pluie et la neige depuis 250 miles d'altitude • Observation passive des fréquences de micro-ondes pour détecter pluie légère ou lourde • Identification des différents types de particules (glace ou neige) • Fourniture de données pour améliorer les prévisions météorologiques

Un nuage est une collection de gouttelettes ou de cristaux de glace composés d'eau et d'aérosols, qui sont de petites gouttelettes ou particules flottant dans l'air.

Sans les aérosols, les nuages ne pourraient tout simplement pas exister sur terre.

• Les nuages vont du brouillard près de la terre à des nuages profonds au-dessus des tropiques • Les nuages des tropiques peuvent s'étendre de près de la surface jusqu'au sommet de l'atmosphère, jusqu'à 10 kilomètres de profondeur • Il existe une large gamme de tailles et d'échelles de nuages

Comprendre les processus dans les nuages à toutes les échelles, du simple gouttelette à la convection à grande échelle, est essentiel pour répondre aux questions de formation de pluie et de réflexion de la lumière solaire.

La quantité d'eau qu'un nuage contient dépend de sa taille, de sa profondeur et de la région de la terre où il se trouve. Les nuages tropicaux peuvent être très riches en eau avec plusieurs centimètres de précipitations.

La chambre de nuages est une boîte de 3,14 mètres cubes appelée chambre pi, seule chambre de convection au monde, permettant de créer un environnement contrôlé.

• Contrôle de la température • Contrôle de l'humidité • Contrôle des aérosols introduits • Capacité à observer les processus en détail

La recherche se concentre sur l'interaction entre les aérosols et les nuages, notamment comment les nuages peuvent consommer les aérosols, les éliminer de l'atmosphère, provoquer des réactions chimiques et modifier leur forme.

La pluie est naturellement légèrement acide avec un pH d'environ 5,5 ou 5,6 en raison du dioxyde de carbone dans l'atmosphère.

La pluie acide a une origine anthropique créée par les humains due à la pollution atmosphérique, notamment depuis la révolution industrielle.

En 1979 en Virginie-Occidentale, un pH de 1,5 a été mesuré dans une jauge de pluie, presque aussi acide que l'acide de batterie d'automobile, ce qui est très préoccupant.

• Les régions du Moyen-Orient qui s'industrialisent rapidement connaissent d'énormes augmentations de pluie acide • Le problème n'a pas disparu, il a simplement été exporté vers des pays plus orientaux • La pollution acide continue d'avoir un impact sur les écosystèmes mondiaux

L'accent n'est pas sur la mesure de la quantité de pluie mais sur sa qualité et ce qu'elle contient, ainsi que sur l'air qui l'accompagne.

• Nitrate provenant des voitures et de la combustion de combustibles fossiles • Ammoniac en provenance des activités agricoles, de l'urine et du fumier émis dans l'atmosphère • Interaction complexe entre pluie et air pollué

Les hivers plus froids et les étés plus chauds affectent les émissions estivales de dioxyde de carbone, créant une rétroaction positive où le site passe de puits à source de dioxyde de carbone.

Le changement climatique encourage plus d'émissions de gaz à effet de serre, ce qui encourage à son tour plus de changement climatique, créant une boucle de rétroaction positive dangereuse.

Des gens désespérés ont essayé diverses méthodes : si vous priez assez longtemps il pleuvra, si vous tirez des feux d'artifice il pleuvra, créant une industrie de faiseurs et faussaires de pluie.

La méthode de concussion a surgi après la Bataille de Gettysburg, quand on pensait que le canon et la fumée de bataille causaient une perturbation du ciel, menant le gouvernement américain à sponsoriser une tentative en 1890 au Texas.

Les habitants d'une ville comme Midland, Texas se sont rassemblés en grand nombre pour assister à d'énormes démonstrations de feux d'artifice par le général Dryenforth, qui prétendait ensuite avoir fait tomber la pluie.

Ces événements étaient très populaires auprès du public, offrant une forme de divertissement spectaculaire.

Pendant le conflit au Vietnam, on pensait pouvoir utiliser la guerre environnementale en faisant tomber la pluie sur la piste Ho Chi Minh pour ralentir l'infiltration.

Une base aérienne en Thaïlande a été chargée de lancer des fusées à iodure d'argent sur la piste Ho Chi Minh, opération si secrète que même le commandant de la base ne savait pas ce qu'ils faisaient.

L'opération est devenue une grande histoire de première page dans les journaux, provoquant une résolution des Nations Unies interdisant l'utilisation hostile de la modification météorologique comme arme de guerre.

Une tentative de réduire l'intensité d'un ouragan en y versant de la glace sèche a au lieu de cela arrêté l'ouragan et l'a dirigé directement sur terre, dévastant Savannah, en Géorgie.

Les Émirats arabes unis n'ont pas de ressources en eau naturelles comme les rivières, dépendant uniquement de la pluie et du dessalement pour l'approvisionnement en eau.

La technologie utilise des matériaux hygroscopiques pour favoriser le processus microphysique à l'intérieur du nuage où les gouttelettes se heurtent et se coalescencent pour former des gouttes plus grandes.

• Les prévoyeurs identifient une bonne situation de formation de nuages 3 jours à l'avance • Les aéronefs sont dépêchés pour chercher les nuages en croissance rapide • Les matériaux sont libérés dans l'ascendant du nuage • Les gouttes s'agrandissent et tombent sous forme de pluie

L'ensemencement assure que les gouttelettes sont assez grandes pour ne pas s'évaporer avant d'atteindre le sol, maximisant ainsi l'extraction d'eau de chaque nuage.

Les équipes de vol sont en service constant, recevant un préavis de 3 jours, mais doivent aussi réagir immédiatement si une situation météorologique surgit soudainement.

• Recherche de nuages denses en croissance rapide plutôt que de nuages aplatis • Pénétration de l'ascendant du nuage à haute altitude • Libération des sels dans la position de l'ascendant • Le transport des sels vers le sommet du nuage par le vent

Lorsque les pilotes pénètrent l'ascendant, c'est comme si l'avion devenait un planeur, attiré par un aspirateur géant, volant à 300 km/h sans assistance moteur autre que la force du nuage.

• Observation en temps réel des résultats sur le radar météorologique de l'avion • Visibilité immédiate de la formation de nuages et de la pluie • De nombreux pays reprennent ou poursuivent les programmes d'ensemencement de nuages • L'avancement continu de la science dans ce domaine est nécessaire