Une étude publiée mercredi dans la revue Science Advances fait la lumière sur la structure et la cause des jets géants. Il a analysé un avion lâché dans l’Oklahoma le 14 mai 2018, qui s’est envolé à 50 miles au-dessus d’un nuage d’orage et a distribué plus de charge utile que 100 coups de foudre traditionnels. C’était le jet géant le plus puissant étudié.
Les chercheurs ont cartographié le jet en 3D et identifié les caractéristiques structurelles plus en détail que jamais auparavant.
L’enquête a été inspirée lorsque Levi Boggs, chercheur au Georgia Institute of Technology Research et l’un des principaux auteurs de l’article, a pris connaissance d’une photographie de l’avion de l’Oklahoma prise par un scientifique citoyen.
Kévin Palivec [the photographer] il a une caméra à faible luminosité dans le centre du Texas qui fonctionne parfois de manière aléatoire, et il l’a capturé il y a quelques années », a déclaré Boggs. L’image « était comme s’asseoir. Ils m’en ont parlé et j’ai décidé de faire des recherches.
C’est alors que Boggs a réuni une équipe qui a passé au peigne fin les données des satellites, des radars et des ondes radio pour reconstituer ce qui s’était passé.
Les chercheurs ont pu développer un modèle 3D du jet puisqu’il a été vu par deux instruments optiques à faisceaux satellitaires, y compris le réseau de cartographie de la foudre sur le satellite météorologique GOES-15 qui observe l’est des États-Unis.
“Je pense qu’il a déchargé une zone d’environ 50 kilomètres sur 50 kilomètres à l’intérieur du nuage”, a déclaré Boggs. “Il a transféré cette charge à l’ionosphère”, la couche atmosphérique située à environ 50 à 400 miles au-dessus de la surface de la Terre.
Steve Cummer, professeur de génie électrique et informatique à l’Université Duke, a pu extraire des données électromagnétiques à haute fréquence d’une série d’antennes proches à proximité immédiate de la tempête. Pour la première fois, il a pu confirmer que le signal haute fréquence émis par la foudre était en fait retracé jusqu’à de minuscules “flux” d’électricité ressemblant à des vrilles à l’extrémité d’un canal de propagation de la foudre.
Les réseaux de détection de la foudre au sol ont également été utiles pour enquêter sur le jet, signalant les taux de foudre dans la tempête avant qu’elle ne se déclenche.
“Nous avons pu déterminer les courants de pointe et le type de décharge de la tempête principale”, a déclaré Boggs.
Étrangement, a déclaré Boggs, il n’y a pas eu de coups de foudre conventionnels dans la région immédiate qui a produit le gigantesque jet. Il a une théorie à ce sujet qui est liée au placement le plus courant des avions : au-dessus de l’océan au lieu de la terre.
Les orages présentent généralement un champ électrique tripolaire, ce qui signifie qu’ils se composent d’une zone chargée positivement près du sol, d’une zone chargée négativement près du bas du nuage et d’une zone chargée positivement près du sommet du nuage. Le contraste entre la charge négative au bas du nuage et la charge positive près du sol provoque la foudre.
“Ce qui se passe, c’est qu’il y a une suppression de ces décharges nuage-sol”, a déclaré Boggs.
Cette suppression des impacts nuage-sol se produit le plus souvent avec les tempêtes océaniques pour des raisons que les scientifiques ne comprennent pas encore, a déclaré Boggs.
Les chercheurs ont découvert qu’en l’absence de contraste de charge entre le nuage et la surface, une charge négative s’accumule dans les nuages. Des jets gigantesques peuvent alors soulager cette charge négative en excès.
Certains des épisodes les plus prolifiques de jets géants ont été observés au-dessus de tempêtes tropicales ou d’ouragans, qui sont notoirement dépourvus d’éclairs ordinaires. Les 11 et 12 août 2015, l’ouragan Hilda a produit un barrage d’énormes jets alors qu’il se déplaçait vers le sud-est d’Hawaï.
Il reste encore beaucoup de choses non découvertes et inconnues dans le domaine des jets géants, qui relèvent des TLE, ou événements lumineux transitoires, c’est-à-dire des éclairs atmosphériques supérieurs.
“Nous ne savons toujours pas vraiment à quelle fréquence ils se produisent”, a déclaré Boggs. “Il y a environ cinq détections de jets géants par an, mais nous nous attendons à en avoir peut-être des dizaines de milliers.”
Pour ce faire, Boggs et son équipe travaillent sur un algorithme d’apprentissage automatique pour l’intégrer dans les données géostationnaires de cartographie de la foudre par satellite.
“Nous ne les avons tout simplement pas vus car les observations sont si limitées”, a déclaré Boggs. “C’est vraiment difficile de se coordonner avec les instruments en orbite, donc nous avons un [National Science Foundation] prix à venir. Cela utilisera essentiellement [satellite data] pour rechercher ces jets géants en grand nombre… avec un peu de chance, nous pourrons détecter ces choses dans un hémisphère, espérons-le 24 heures sur 24.”