Girouard, Margaux
(2025).
« Processus microphysiques associés aux transitions du type de précipitations lors de tempêtes hivernales près de 0 °C » Mémoire.
Montréal (Québec), Université du Québec à Montréal, Maîtrise en sciences de l'atmosphère.
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Résumé
En hiver, quand les températures approchent de 0 °C, plusieurs types de précipitation, dont la pluie verglaçante, le grésil et la neige mouillée peuvent se former dans des conditions atmosphériques similaires. Ces précipitations se forment habituellement lorsqu’une couche de fonte (T > 0 °C) surmonte une couche de regel (T < 0 °C), située près de la surface. Ces couches influencent le taux de fonte et de regel des particules et donc, le type de précipitation qui atteint la surface. Les particules complètement fondues mènent généralement à de la pluie verglaçante alors que les particules partiellement fondues mènent plutôt à du grésil. D’autres facteurs, dont l’humidité, la pression atmosphérique ainsi que le taux de précipitations jouent également un rôle. De légères variations dans ces conditions peuvent mener à des transitions du type de précipitation. L’ensemble des processus microphysiques qui régissent ces transitions demeure mal compris. Dans ce contexte, l’objectif de cette étude est de caractériser les changements dans les propriétés des particules de précipitation ainsi que les processus microphysiques responsables des transitions du type de précipitation. Les données analysées ont été recueillies lors de la campagne de terrain Winter Precipitation Type Research Multi-Scale Experiment (WINTRE-MIX) à l’hiver 2022, dans la vallée du Saint-Laurent. Quinze transitions ont été étudiées en détail à l’aide de l’analyse de la structure verticale de la température, du taux de précipitations et de la taille des particules de précipitation. Les résultats montrent que la plupart des transitions sont associées à un changement dans le temps de la structure thermique verticale. Toutefois, lors de la tempête de grésil du 22-23 février 2022, une transition de la pluie verglaçante vers le grésil a été documentée, malgré la présence d’une couche de fonte assez chaude (> 4.5 °C) et épaisse (> 1.4 km) pour faire fondre complètement les particules de précipitation en altitude. De petits cristaux de glace ont également été détectés en surface tout au long de l’évènement. Ces observations suggèrent que des gouttelettes surfondues auraient pu entrer en collision avec des cristaux de glace et former des particules de grésil dans la couche de regel froide (< -11 °C), mais peu profonde (< 700 m). Nos calculs de collisions idéalisés, effectués à partir des tailles de particules observées et d’une représentation simplifiée des vitesses de chute, suggèrent qu’une augmentation du taux de précipitations pourrait favoriser ces collisions en réduisant le libre parcours moyen. Dans l’ensemble, ces résultats permettent de mieux comprendre les processus microphysiques à l’origine des transitions du type de précipitation.
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