De quoi s’agit-il exactement ?

La grêle est mesurée par différentes méthodes. Le projet « Climatologie de la grêle en Suisse » utilise les données des radars et une approche statistique pour élaborer une climatologie nationale de la grêle. Il est ainsi possible d’évaluer la probabilité d’occurrence d’événements rares.  

La photo montre des grêlons.

Les épisodes de grêle se déroulent généralement à petite échelle, et sont de courte durée. Ceci ne facilite pas la mesure de la grêle, et des observations systématiques sur de grandes surfaces au sol n’étaient donc jusqu’ici que très rares. Les cartes de
grêle utilisées aujourd’hui sont en général à faible résolution spatiale, non homogènes et parfois obsolètes. La grêle étant très importante dans de nombreux secteurs, de nouvelles méthodes de mesure sont développées et mise en œuvre grâce à des technologies de pointe. La plupart des données issues de ces mesures sont cependant uniquement disponibles ponctuellement et/ou en quantité et qualité insuffisantes.

 
 
Comment mesure-t-on la grêle ?

Grêlimètres

Les grêlimètres sont constitués de polystyrène revêtu d’une feuille d’aluminium, sur laquelle on observe des petites dépressions après l’impact des grêlons. Il est alors possible d’en déduire leur taille. Les observations sur grêlimètres sont ponctuelles, et des réseaux denses ne sont possibles que sur de petites surfaces. Le contrôle et l’évaluation des grêlimètres ne peuvent s’effectuer au mieux qu’une fois par jour. Les coûts sont réduits, mais l’investissement en temps important. Aujourd’hui, il n’existe pas de réseau de grêlimètres en Suisse.

Source : CoCoRaHS

Capteurs automatiques de grêle

Les capteurs automatiques de grêle sont constitués d’un disque de Makrolon qui engendre à l’impact de la grêle des vibrations enregistrées par un microphone. On peut ainsi estimer la taille des grêlons. Après installation et étalonnage, l’investissement en temps est réduit, mais les coûts restent élevés. Un réseau équipé de 80 capteurs est en cours de mise en place sur les principaux foyers de grêle de Suisse. Vous en saurez plus sur les capteurs de grêle dans la quatrième partie du blog Grêle de l’année 2019.

Source : MeteoSchweiz / Franziska Keller

Données de dommages des assurances

La résolution des données de dommages est faible : en général on obtient uniquement la date et le code postal pour un dommage particulier. Il est donc souvent impossible d’en déduire la dimension des grêlons. Par ailleurs, ces données sont difficilement accessibles, car elles ne sont que rarement partagées par les assurances.

Données de production participative (crowdsourcing)

Les notifications de la population (p. ex. via l’App de MétéoSuisse) livrent des informations sur la taille des grêlons avec un emplacement et une heure précise. La répartition de ces données dépend de la densité de population ; en Suisse, la couverture spatiale est en général élevée dans les régions habitées. Ces données sont relativement économiques, mais demandent des contrôles de plausibilité complets, notamment pour identifier et filtrer les fausses informations. Vous en saurez plus sur les données de production participative dans la troisième partie du blog Grêle de l’année 2019.

Radar météorologique

La Suisse possède un réseau de cinq radars météorologiques, couvrant tout le territoire avec une résolution spatiale et temporelle élevée (1 km2, 5 min). Pour en déduire des informations sur la grêle, les signaux des radars sont reliés à des informations de températures, en général l’altitude de l’iso-zéro tirée du modèle météorologique COSMO. Deux paramètres concernant la grêle sont modélisés à MétéoSuisse, sur la base des observations historiques au sol : d’une part la probabilité de grêle au sol (Probability of Hail, POH), et d’autre part la taille des grêlons (Maximum Expected Severe Hail Size, MESHS). Vous trouverez plus d’infos sur le réseau suisse de radars météorologiques ici.

Les données radar sont adaptées à l’établissement d’une climatologie de la grêle, car elles présentent une haute résolution spatiale et temporelle sur de grandes superficies. C’est une condition préalable à la visualisation des cellules relativement petites et de courte durée de vie qui produisent de la grêle. Depuis 2002, les données brutes des radars météorologiques sont disponibles avec une haute qualité et couvrent toute la Suisse sur une grille de maille 1 km x 1 km. Cependant, même les données radars posent un certain nombre de défis : d’une part, il s’agit de la mesure de signaux d’échos radar en altitude, qui doivent être dans un premier temps soumis à de longs calculs pour donner des informations météorologiques au niveau du sol. D’autre part, les installations radar elles-mêmes ont été progressivement constamment améliorées, de même que les données des modèles météorologiques qui alimentent l’algorithme de grêle. Ces améliorations augmentent certes la qualité des observations et des prévisions, mais les évolutions ont aussi un impact sur la comparabilité des mesures à long terme. Le projet « Climatologie de la grêle en Suisse » documente pour la première fois les influences de ces modifications techniques sur la longue série de données, les quantifie et lorsque c’est possible, les corrige.

L’objectif consiste à obtenir un jeu de données le plus homogène possible dans le temps afin de pouvoir fournir à long terme des informations robustes sur les épisodes de grêle. Désormais, on dispose également de messages de production participative, ainsi que de mesures de capteurs pour étalonner les valeurs modélisées par les algorithmes de grêle des radars aussi précisément que possible en fonction de la taille des grêlons au sol.

 
La figure montre les étapes nécessaires pour passer des radars météorologiques et des modèles de prévisions météorologiques aux cartes de fréquence de la grêle. Les radars météorologiques et les modèles de prévisions météorologiques sont combinés pour obtenir des données radar sur la grêle pour les prévisions à court terme et les alerts. Dans ceux-ci, les incertitudes sont identifiées et filtrées pour obtenir une base de donnée climatologique sur la grêle. Ceci peut être utilisé à long terme. Des analyses et procédés statistiques et des approches telles que le ré-échantillonnage peuvent être utilisées pour produire des cartes de fréquence à des fins de prévision et de gestion des événements.
Avant de pouvoir effectuer des traitements statistiques, il faut traiter les données des radars et des modèles météorologiques, qui sont optimisées pour les prévisions à court terme, afin de pouvoir les utiliser pour des applications climatologiques à long terme.

Dans un premier temps, les observations de grêle sont analysées : où se concentrent en Suisse les emplacements particulièrement touchés par la grêle ? Quelles sont les tailles de grêlons les plus courantes ? Où ne grêle-t-il que rarement ? En outre, des informations sur les trajectoires enregistrées de cellules orageuses passées sont utilisées pour les mettre en relation avec la situation météorologique du moment. Cette première analyse soigneuse du jeu de données du radar va permettre de passer à l’étape suivante : la modélisation d’événements beaucoup plus rares, comme ceux de durée de retour 50 ou 100 ans. Ces informations sont nécessaires pour une évaluation concrète des risques, pour les missions quotidiennes d’ingénierie et comme base pour les règles de construction ou les polices d’assurance.

 
La photo montre des dommages provoqués par la grêle sur le mur d'une maison.
Dommages provoqués par la grêle sur le mur d’une maison. C’est surtout avec du vent fort que les grêlons peuvent engendrer d’énormes dégâts. Pour réduire le risque, les règlements de construction tiennent compte des durées de retour des tailles de grêlons. L’objectif du projet Climatologie de la grêle est d’améliorer considérablement ces informations.

La modélisation d’épisodes de grêle aussi rares est un véritable défi. Une approche courante dans la branche des assurances est la méthode du ré-échantillonnage, un procédé statistique. Les trajectoires des phénomènes de grêle observés sont démultipliées statistiquement pour tenir compte ainsi de la variabilité naturelle de la météorologie et du climat au-delà des observations. Il est possible par exemple de simuler les dommages potentiels d’un orage de grêle violent en tenant compte de différentes trajectoires. Les analyses de données radar à haute résolution offrent la possibilité d’améliorer de manière climatologique plausible un tel procédé de ré-échantillonnage. Pour ceci, on tient compte aussi bien des détails à haute résolution de différentes cellules de grêle que des conditions atmosphériques à grande échelle dans lesquelles la grêle peut se former.

Dans le cadre du projet « Climatologie de la grêle en Suisse », cette approche de ré-échantillonnage est affinée pour les utilisateurs afin de pouvoir quantifier la probabilité d’occurrence des évènements rares. Les observations de grêle étant disponibles sur des périodes beaucoup plus courtes que les mesures de précipitations ou de température, on doit s’attendre à des incertitudes plus importantes lors de l’analyse, et celles-ci doivent aussi être quantifiées. L’acquisition à long terme de données de haute qualité représente ici la mesure la plus importante pour améliorer durablement cette situation.
Un échange régulier avec les représentants de toutes les organisations partenaires du projet garantit que les produits sont ciblés et utiles aux utilisateurs, et qu’ils peuvent être exploités dans la pratique

Dernière modification 02.12.2019

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