Comment se forme la grêle ?
Dernière mise à jour le 14/08/2025
Avec les éclairs et le tonnerre, la grêle est l'une des manifestations du phénomène orageux. Si elle peut être tout aussi impressionnante et destructrice que la foudre, elle est aussi beaucoup plus difficile à prévoir car elle résulte d'une conjonction de plusieurs circonstances. Cela en fait un phénomène météorologique particulièrement complexe et intéressant à étudier afin de mieux le comprendre et apprendre à en reconnaître les signes précurseurs.
Tout commence avec un cumulonimbus
La formation de grêle est un phénomène complexe qui est intimement lié aux phénomènes orageux. En général, un orage se forme quand un courant d'air chaud et chargé en humidité en surface (près du sol) rencontre de l'air très froid en altitude. En France par exemple, ce sont les courants océaniques frais qui rencontrent les vents chauds venant de la Méditerranée et du Sud de manière générale. C'est pourquoi les phénomènes orageux se produisent en général en été ou durant des printemps ou automnes particulièrement doux.
C'est dans ces conditions qu'il se forme alors des nuages faisant au moins 5000 mètres de hauteur : les cumulonimbus. Ce ne sont que dans ces nuages caractéristiques du phénomène orageux que peut se créer la grêle. Ces nuages très hauts ont la particularité d'être très chauds en partie basse mais de pouvoir atteindre les -40° en partie haute avec un air qui circule en permanence de bas en haut et de haut en bas.
Un air chaud chargé en humidité
Pour que des grêlons se forment, il faut ensuite que l'air chaud à la base du nuage soit chargé en humidité. L'air chaud étant plus léger, il va remonter dans le nuage. En gagnant en altitude, il va se refroidir et l'humidité va former des gouttelettes d'eau qui, dans d'autres circonstances, pourraient donner de la pluie.
Quand elles entrent dans la partie du nuage où la température est inférieure à zéro, elles entrent dans ce qu'on appelle l'état de surfusion, un état instable dans lequel elles gardent leur état liquide malgré une température allant jusqu'à -48°C. Dans cet état, la moindre perturbation suffit à causer la cristallisation, c'est-à-dire la transformation en cristaux de glace. C'est le cas quand elles se retrouvent au contact de particules (poussière, pollen, particules fines, etc...). Le grêlon est ainsi formé.
La croissance du grêlon
Une fois formé, le grêlon va circuler dans le nuage grâce aux courants ascendants et descendants et grossir plus ou moins en fonction de ce qu'il rencontre. Sa croissance va connaître plusieurs phases successives qui peuvent s'alterner et expliquent l'aspect du grêlon quand on en fait une coupe transversale : il alterne les couches de glace opaque et translucide autour du noyau glaçogène (le premier grain de matière ayant entrainé la cristallisation).
- La croissance sèche : En présence d'autres grains de matières, la vapeur d'eau présente dans le nuage se dépose directement sur le noyau. Elle passe de l'état gazeux à l'état solide sans passer par l'état liquide, c'est ce qu'on appelle la condensation solide. Cela forme alors des couches de glace opaque.
- La croissance humide : Comme il a déjà été expliqué, les gouttelettes d'eau qui ne rencontrent pas de grains de matières peuvent rester liquide jusqu'à -48°C, grâce au phénomène de surfusion. Or, les gouttelettes qui sont elles devenus grêlons sont en train de grossir et de s'alourdir et tombent donc plus vite que les gouttelettes. Quand ils se rencontrent, les gouttelettes s'accrochent au grêlon et gèlent à leur tour, créant une couche de glace transparente.
| Type de croissance | Processus | Résultat |
|---|---|---|
| Croissance sèche | La vapeur d’eau se dépose directement sur un noyau solide en passant de l’état gazeux à l’état solide (condensation solide) | Formation de couches de glace opaque |
| Croissance humide | Des gouttelettes en surfusion se fixent sur le grêlon et gèlent au contact | Formation de couches de glace transparente |
Qu'est-ce qui détermine la taille du grêlon ?
La taille du grêlon va principalement être déterminée par le temps qu'il passe dans le nuage après sa formation initiale et avant de devenir trop lourd. Et ce temps est déterminée par les courants ascendants. Plus ils sont forts dans le cumulonimbus, plus le grêlon parviendra à rester en suspension. Il aura alors plus de temps pour rencontrer de nouvelles particules ou de gouttelettes en surfusion.
Finalement, quand les vents en altitude et les courants ascendants ne sont plus assez forts pour maintenir le grêlon dans le nuage, il tombe au sol sous l'effet de son propre poids. La plupart des grêlons qui finissent leur course ne dépassent pas 1 mm de diamètre, ce que l'on appelle alors du grésil. Cependant, si les conditions sont réunies, les grêlons peuvent croitre de manière bien plus significative et occasionner alors les dégâts que l'on connaît bien, lesquels, s'ils restent relativement rares, sont plus fréquents dans certaines régions de France depuis quelques années.
