Bruine verglaçante

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Le processus de formation classique (profil à gauche) est très similaire à celui de la pluie verglaçante. Dans ce cas, de petits cristaux de glace tombent à travers une couche chaude de la basse atmosphère et fondent, avant de continuer à tomber dans une couche d’air sous le point de congélation plus proche de la surface. Les gouttelettes de bruine n’auront pas le temps de regeler dans cette couche, mais gèleront au contact du sol ou d’autres surfaces. Ce modèle de formation est le moins courant et est le plus souvent associé à l’approche de fronts chauds. Ce phénomène est de courte durée et est souvent mélangé à de la neige, avant de se transformer en pluie ou en bruine.

Points importants :

La bruine verglaçante (FZDZ) est similaire à la pluie verglaçante, mais diffère sur le plan de la taille des gouttelettes et du processus de formation.
Les gouttelettes de bruine sont beaucoup plus petites que les gouttes de pluie, avec un diamètre type de 0,1 mm contre 1 à 4 mm pour les gouttelettes de pluie.
La bruine se développe dans des stratus très humides et généralement stables, avec des températures au sommet des nuages supérieures à -10 °C. Ces conditions doivent être réunies, faute de quoi des cristaux de glace se formeraient et entraîneraient de la neige ou de la pluie, verglaçante ou non.
La FZDZ se développe selon certains mécanismes : classiques et non classiques, et des exemples de profils atmosphériques associés sont présentés aux figures 1 et 2. Bien que contre-intuitif, le mécanisme de FZDZ non classique est celui qu’on observe le plus souvent.
Puisqu’il faut un stratus pour qu’il se forme de la FZDZ, ce phénomène s’accompagne généralement de conditions IFR.
La neige en grains se développe selon le même processus que la FZDZ, mais à des températures généralement plus froides. Elle commence sous forme de bruine verglaçante dans le nuage, mais comme le nuage est suffisamment froid, elle gèle avant d’atteindre la surface. Il s’agit d’une « bruine verglaçante gelée ». Elle n’est généralement pas associée à des conditions de givrage à la surface, mais suppose un risque de conditions de givrage modéré à l’intérieur du nuage.

Source de l'image : Environnement et Changement climatique Canada

Le processus de formation non classique est le processus dominant par lequel la FZDZ se développe. Il se caractérise par des stratus dont la température se situe intégralement en dessous du point de congélation. De petites gouttelettes surfondues d’eau liquide (gouttelettes d’eau de moins de 0 °C) se développent, rebondissent et fusionnent pour former de plus grosses gouttelettes de bruine. Lorsque les gouttelettes de bruine deviennent suffisamment grosses, elles commencent à tomber à travers le nuage et gèlent à la surface, ou lorsqu’elles rencontrent un objet, comme un avion.

Source de l'image : Environnement et Changement climatique Canada

Dans l’image à gauche, la climatologie de la bruine verglaçante montre le nombre annuel moyen de jours où il y a eu de la bruine verglaçante entre 1976 et 1990. Des facteurs tels que les écoulements ascendant et vers le littoral favorisent la formation de FZDZ, qui ajoutent de l’humidité et de la portance, ce qui favorise la formation de gouttelettes de bruine. Par conséquent, le Canada atlantique (en particulier Terre-Neuve-et-Labrador), les îles de l’Arctique et d’autres régions du pays proches de grandes étendues d’eau (en particulier près de la baie d’Hudson et de la baie James) sont propices au développement de FZDZ. La bruine verglaçante peut durer relativement longtemps si la masse d’air et la direction du vent ne changent pas.

Source de l'image : Cortinas Jr. et coll. (2004).

La FZDZ est difficile à prévoir, car elle nécessite des conditions très précises pour se développer. Le principal défi consiste à déterminer la profondeur du stratus. En effet, celui-ci doit être suffisamment profond pour contenir assez d’humidité pour que les gouttelettes se regroupent en gouttelettes de bruine et commencent à tomber. Cependant, s’il est trop épais et les températures au sommet des nuages trop froides, on aura tendance à favoriser le développement de cristaux de glace et de neige, avec de la neige légère observée à la surface. Il est difficile d’atteindre une profondeur de stratus propice. C’est pourquoi on qualifie généralement de PROB le risque de FZDZ dans une TAF tant qu’on n’a pas observé ce phénomène. La bruine verglaçante est un phénomène mal prévu par les systèmes numériques de prévision météorologique.

Un autre défi de la prévision est le typage des précipitations, et la question de savoir si la bruine verglaçante va geler ou non. La neige en grains se développe selon le même processus que la FZDZ, mais à des températures généralement plus froides. La neige en grains commence sous forme de bruine verglaçante dans le nuage, mais comme le nuage est suffisamment froid, elle gèle avant d’atteindre la surface. Il s’agit d’une « bruine verglaçante gelée ». Elle n’est généralement pas associée à des conditions de givrage à la surface, mais suppose un risque de conditions de givrage modéré à l’intérieur du nuage.

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Ces panneaux GFA du 13 décembre 2022, valides à 1200Z, indiquent une large bande de bruine verglaçante sur le sud-est de la Saskatchewan et le centre-ouest du Manitoba. À l’intérieur de la ligne pointillée orange sur le panneau des nuages et des conditions météorologiques (à gauche), les conditions sont idéales pour la formation de bruine verglaçante : plafonds bas autour de 200 à 600 pieds au-dessus du sol (AGL) et sommets entre 5 000 et 7 000 pieds. Sur le panneau des nuages et du givrage (à droite), on voit un givrage transparent par endroits ou encore modéré de la surface à 2 000 pieds à l’intérieur de la zone attendant de la bruine verglaçante. Il est aussi question de bruine verglaçante localisée à l’est du creux stationnaire, mais elle atteindra difficilement la surface, puisque la base des nuages dans ces régions devrait être plus élevée.

Les panneaux GFA, valides à 0600Z le 14 décembre, montrent que la zone organisée et étendue de bruine verglaçante s’est dissipée. Malgré cela, on prévoit encore de la bruine verglaçante par endroits sur une grande partie des Prairies, où le sommet des nuages demeure bas et annonce encore des conditions IFR à la surface. Sur les parties sud du Manitoba et l’extrême sud-est de la Saskatchewan, on prévoit des précipitations plus profondes et mieux organisées associées à la langue d’air chaud en altitude liée à la dépression centrée sur le Nebraska. Comme le sommet des nuages associés à ces précipitations organisées est beaucoup plus élevé que les stratus nécessaires pour maintenir la formation de bruine, on prévoit que l’épisode de bruine verglaçante prendra fin lorsque la langue d’air chaud en altitude atteindra la région.

La TAF pour Portage la Prairie, à environ 70 km à l’ouest de Winnipeg, indique un épisode de bruine verglaçante de longue durée. La TAF émise à 1308Z le 13 décembre est la première émise pour la journée à cet aéroport. Elle indique des vents du sud-est, de la bruine verglaçante mélangée à de la faible neige, et des plafonds couverts à 500 pieds. La prévision indique que la bruine verglaçante s’atténuera après 2000Z, et qu’il ne restera qu’une faible neige.

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On voit ici les profils atmosphériques modélisés pour Portage La Prairie (CYPG) entre 1200Z le 13 décembre et 0600Z le 14 décembre par intervalles de temps de 6 heures. Cliquez sur le carrousel d’images pour suivre les intervalles décrits dans cette section. Les profils de 1200Z et 1800Z le 13 décembre montrent que les bas niveaux de l’atmosphère sont saturés avec des plafonds de nuages bas et des sommets de nuages autour de 5 000 pieds. Ces deux premiers profils constituent des circonstances parfaites pour le développement de la bruine verglaçante.

Source de l'image : Pivotal Weather (en anglais seulement)

On voit ici les profils atmosphériques modélisés pour Portage La Prairie (CYPG) entre 1200Z le 13 décembre et 0600Z le 14 décembre par intervalles de temps de 6 heures. Cliquez sur le carrousel d’images pour suivre les intervalles décrits dans cette section. Les profils de 1200Z et 1800Z le 13 décembre montrent que les bas niveaux de l’atmosphère sont saturés avec des plafonds de nuages bas et des sommets de nuages autour de 5 000 pieds. Ces deux premiers profils constituent des circonstances parfaites pour le développement de la bruine verglaçante.

Source de l'image : Pivotal Weather (en anglais seulement)

Le profil 0000Z du 14 décembre montre que le point de rosée et la température se rejoignent dans les niveaux moyens, signe d’une saturation plus profonde, de nuages plus épais et de sommets de nuages plus élevés. Ces épais nuages (qui correspondent à l’approche de la langue d’air chaud en altitude visible sur les panneaux GFA) et le sommet élevé des nuages entraînent le passage d’un environnement propice à la bruine verglaçante à un environnement propice à la croissance de gouttelettes d’eau plus grosses, de cristaux de glace et, finalement, au développement de flocons de neige.

Source de l'image : Pivotal Weather (en anglais seulement)

Les modèles météorologiques numériques détectent difficilement la bruine verglaçante, principalement parce que les modèles météorologiques gèrent mal l’humidité et les nuages à basse altitude, où se forme généralement la bruine verglaçante. Dans les cartes de « type de précipitations », la bruine verglaçante est très souvent omise ou extrêmement surestimée. Avec les cartes de taux de précipitations, il arrive souvent que la bruine verglaçante ne soit pas détectée du tout, car elle ne donne pas grand-chose du point de vue des précipitations accumulées. Dans l’animation à gauche, les taux de précipitations horaires prévus sont indiqués de 1200Z le 13 décembre à 1200Z le 14 décembre. Le lobe de précipitations associé au creux de surface dessiné sur les panneaux GFA de 1200Z du 13 décembre et la zone de précipitations plus organisées qui s’approche et qui est associée à la dépression sur le nord des États-Unis sont montrés. Cette animation ne montre pas de bruine verglaçante, probablement parce que les accumulations étaient trop faibles pour être détectées par le modèle météorologique.

Cet exemple montre pourquoi il faut d’autres produits et exposés météorologiques pour bien diagnostiquer le risque de formation de bruine verglaçante.

Source de l'image : College of DuPage (en anglais seulement)

Cette image satellite a été prise le 13 décembre entre 1550Z et 2020Z. On peut distinguer les nuages à basse altitude recouvrant la Saskatchewan et le Manitoba et produisant de la bruine verglaçante (au nord-ouest, lisses et immobiles) des nuages de haute altitude en approche associés au système dépressionnaire et à la langue d’air chaud en altitude se déplaçant depuis le nord des États-Unis (au sud-est, bosselée, en mouvement). La différence de couleur entre ces deux zones indique que la majeure partie du nuage à basse altitude est composée d’eau, tandis que le nuage plus épais de haute altitude est un mélange d’eau et de glace. C’est le nuage à basse altitude qui favorise la formation et le maintien de la bruine verglaçante en Saskatchewan et au Manitoba. Bien qu’il soit impossible de discerner avec exactitude le sommet des nuages sur l’image présentée ici, il y a une délimitation claire entre les nuages qui favorisent la bruine verglaçante et les nuages qui favorisent la neige. Comme le montrent les panneaux GFA, les sommets devraient se situer entre 5 000 et 7 000 pieds.

Source de l'image : CIRA

Les RADAR ont parfois du mal à détecter la présence de bruine verglaçante, en particulier lorsque les plafonds sont si bas à l’endroit où la bruine verglaçante se produit qu’ils sont hors de portée du faisceau du radar. Cette boucle RADAR, valable le 13 décembre de 1900Z à 2230Z, montre peu ou pas d’échos de précipitations dans la région de CYPG (Portage La Prairie), alors que les METAR indiquent qu’il y a eu de la bruine verglaçante et de la faible neige pendant la même période. Les précipitations plus organisées associées à la langue d’air chaud en altitude et à la dépression qui empiètent sont plus facilement reconnues par les échos qui se déplacent dans le sud du Manitoba au sud de CYPG vers la fin de l’événement.

Source de l'image : RADARSCOPE (en anglais seulement)

Selon les observations de surface, Portage La Prairie (CYPG) a connu un épisode de bruine verglaçante qui a duré au moins huit heures (les observations antérieures à 1200Z n’étant pas disponibles pour cet emplacement, on ne connaît pas l’heure de début de l’événement). Les conditions demeurent IFR tout au long de l’événement, les plafonds allant de 300 à 500 pieds. Remarquez que certains METAR montrent des plafonds plus élevés (1724Z, 2000Z, après 2049Z) et sont associés soit à l’absence de précipitations, soit à de la faible neige. On constate ainsi le contexte particulier nécessaire au développement de bruine verglaçante, et qu’un changement dans la hauteur du plafond nuageux a modifié la hauteur des précipitations observées à l’aéroport. Après 2049Z, les plafonds se sont considérablement levés, entraînant la dissipation totale de la bruine verglaçante.

Source de l'image : OGIMET

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