Le skypunch ou trou de virga

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Le skypunch ou trou de virga

Un skypunch, ou trou de virga, est un phénomène nuageux que l'on observe que très rarement. Il consiste en un trou au sein d'une couche nuageuse, généralement de cirrocumulus ou d'altocumulus, entre 1 500 et 10 000 mètres d'altitude.

Ce phénomène peut se produire sous toutes les latitudes, à toute période de l'année et peut s'étendre sur plusieurs dizaines de kilomètres de diamètre.

(photo : alk3r)

Un trou de virga est un phénomène météo rare et spectaculaire.
Les habitants de l’État de Victoria (au sud-est de l’Australie) ont eu la chance d’en observer un il y a quelques jours.
Un trou de virga forme une découpe ovale ou circulaire dans les couches d’un nuage comme le cirrocumulus ou l’altocumulus.
Les ingénieurs de la météo estiment qu’à un moment une partie du cirrocumulus ou de l’altocumulus se refroidit. Les gouttelettes d’eau du nuage passent alors à une température négative (en dessous de zéro).
Au lieu de geler ces gouttelettes restent liquides. (Les physiciens appellent ce phénomène , la surfusion).
Si une vibration survient dans le nuage, comme le passage d’un avion par exemple, les gouttelettes d’eau, très froides, se transforment d’un coup en glace !
Ces cristaux de glace tombent alors sous le nuage, ce qui forme le trou.
En rencontrant l’air plus chaud situé sous le nuage, les cristaux de glace fondent.
Redevenus liquides, ils s’évaporent avant d’atteindre le sol. Ils passent à l’état de vapeur d’eau qui est invisible.
Le magnifique arc en ciel qui traverse le trou de virga est dû aux cristaux de glace qui dévient les rayons du solei. Soleil qui était donc derrière le photographe au moment où il a pris sa photo.
(source : MB - blog.imagesdoc)

© Fournis par Météo Média

Voici une formation nuageuse que vous n'avez probablement jamais vu de vos propres yeux. Une formation nuageuse rare et impressionnante qu'est le skypunch (ou trou de virga).

 (photos : manilachannel)

Skypunch photographié en Autriche

Comment se forment les skypunchs ?

Comme beaucoup de phénomènes rarement observés, la science n'est encore certaine de rien concernant les skypunchs. Cependant, les observations ont montré que deux processus de formation sont possibles, un de façon naturelle, l'autre de manière “artificielle”.

Le phénomène d'origine naturelle relève d'un apport localisé de particules qui serviront de noyaux à la formation de cristaux de glace.

L'origine artificielle est due à la baisse de pression subite et brève (et donc la baisse de la température dans les mêmes conditions) provoquée par les volets des ailes d'un avion. Même sans noyau, la gouttelette en surfusion se solidifie, car la température est extrêmement réduite de façon très brève, ce qui crée un choc assez violent pour une solidification spontanée.

Dans les deux cas, à la base de la formation d'un tel phénomène on retrouve une couche nuageuse composée de gouttelettes d'eau en surfusion (dont la température est inférieure à 0°C sous état liquide). Lorsque plusieurs de ces gouttelettes d'eau passent à l'état solide, grâce à des particules ou une solidification spontanée, il est possible que d'autres s'agglutinent autour de ces premières. Ainsi se forment des cristaux trop lourds pour rester en suspension. On assiste donc à la naissance d'un trou au sein du nuage. Ce principe peut se répéter et entrainer l'expansion de ce trou.

Nombreux skupunchs observés par satellite au Texas en 2007

Pourquoi le nom français de “trou de virga” ?

Comme dit ci-dessus, l'origine d'un skypunch est la chute des cristaux de glace vers le sol. C'est donc une forme de précipitation au même titre que la pluie ou la neige. Cependant, et c'est généralement flagrant sur les photos, ces mêmes cristaux n'atteignent pas le sol.

Une précipitation qui n'atteint pas le sol est appelée “virga”. C'est la simple raison du nom de ce phénomène qui n'est aucunement tiré d'une traduction anglaise. (source : meteocontact)

Principe de formation

La couche externe de précipitations tombant d'un nuage dans de l'air non-saturé n'est pas en équilibre de pression partielle de vapeur d'eau avec l'air ambiant et perd graduellement des molécules. Parce que la disparition des précipitations se produit graduellement sous le nuage et de l'extérieur (non saturé) vers l'intérieur de son axe (saturé), la zone s'étire en cône. Par les effets combinés du cisaillement des vents sous le nuage et de la variation de la vitesse terminale de chute selon le diamètre des gouttes ou cristaux, le cône prend la forme d'une virgule, d'où le nom de virga.

Comme il prend naissance si des précipitations tombent dans de l'air non saturé, ce phénomène se produit sous des nuages ayant une base élevée et particulièrement dans des régions où l'humidité relative est faible. Plus le taux de précipitations sous le nuage est élevé, plus les deux variables doivent être importantes. Dans les régions maritimes, ceci se produit donc surtout pour des nuages de faible extension verticale plus ou moins isolés, par exemple sous de petits cumulus bourgeonnants. Dans les régions continentales, comme les Grandes Plaines d'Amérique du Nord ou le Moyen-Orient, elles sont très communes même sous les cumulonimbus.

Cependant, les premières précipitations provenant d'un front chaud partout sur le globe tombent d'un nimbostratus et commencent en virga car l'air est encore sec à bas niveau. Cet air s'humidifie par l'apport des précipitations et vus sur un profileur de vents, les échos provenant de la base de la virga descendent graduellement vers le sol à mesure que le front s'approche. Ils parviendront à un moment donné à toucher le sol. On ne parlera plus alors de virga mais de pluie ou de neige.

La virga est aussi très courante sous les nuages élevés de la famille des cirrus car la couche humide dans laquelle se forment ces nuages est relativement mince.

Enfin, la virga de neige est plus courante que celle de pluie puisque les cristaux de glace sont très petits et que l'air est plus sec en hiver qu'en été.

Effets

Bien que la virga ne produise pas d'accumulations de pluie ou de neige au sol, elle peut avoir différents effets non négligeables :

• une virga de cristaux de glace venant d'un cirrus peut ensemencer d'autres nuages plus bas dans la troposphère si quelques cristaux subsistent, particulièrement en condition de soulèvement orographique ;
• la production de virga de fortes pluies qui se produit sous un nuage d'orage (cumulonimbus) dans des régions sèches, comme les Grandes Plaines américaines, peut induire un très fort courant descendant. Ce dernier donnera une rafale descendante violente au sol, parfois accompagnée d'un réchauffement soudain ;
• la différence de mouvement vers le haut et le bas, entre les zones de virga et celles sans précipitations, vont créer des conditions de turbulence sous le nuage qui peuvent être dangereuses pour les aéronefs.

Thermodynamique

Pour expliquer les mouvements verticaux ci-dessus, il faut considérer que l'énergie nécessaire à l'évaporation de la pluie ou la sublimation de la neige sous un nuage provient de l'air entourant les précipitations, ce qui le refroidit. De par la loi des gaz parfaits, cet air devient plus dense que celui environnant et doit descendre selon la poussée d'Archimède. Cela produit donc un courant descendant dont la vitesse dépend de la quantité de pluie évaporée. Par ailleurs, si le taux de précipitations varie spatialement sous le nuage, le refroidissement sera inégal et on retrouvera des taux de descente de l'air qui varient également de point en point. Finalement, les zones sans précipitations sous le nuage seront plus chaudes que celles de virga et on aura donc un mouvement convectif vers le haut dans ces zones.

 Sur d'autres planètes

Virga de cristaux de glace sur Mars notée par le lidar de la sonde Phoenix

Les sondes spatiales ont observé que les précipitations d'acide sulfurique tombant des nuages sur Vénus s'évaporent bien avant de toucher le sol à cause de la température élevée de l'atmosphère. Sur Mars, la sonde Phoenix a noté des cristaux de glace tombant de nuage à 4 km d'altitude et se sublimant en virga au-dessus de 2,5 km.

De même, on peut en théorie rencontrer de la virga d'ammoniac ou de méthane sur les géantes gazeuses comme Jupiter.

(source : wikipedia)

  

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