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dimanche 23 mars 2014

sublimation des cirrus et halos de rayons inhabituels - sublimating cirrus and odd radius halos

sublimation des cirrus et halos de rayons inhabituels - sublimating cirrus and odd radius halos


Ce long post vise à faire part d'une observation quant à l'origine des halos de rayons inhabituels. Cela fait plus d'un an que j'ai fait ces premières observations, et j'ai maintenant assez de données pour pouvoir les présenter avec confiance.

L'observation simultanée des images satellites et des manifestations de halos montre que les cirrus en cours de sublimation semblent être à l'origine de la plupart des manifestations de halos de rayons inhabituels que j'ai observées.

This long post shares an observation about the origin of odd radius halos. It is now more than a year that I have been making these observations and I now have enough data to share them confidently.

The simultaneous observation of satellite images and halo displays shows that sublimating cirrus clouds seems to be at the origin of most of the odd radius halo displays that I have observed.


Ce fait très intéressant permet d'esquisser un processus de génération des faces pyramidales des cristaux qui génèrent les halos de rayons inhabituels. En effet, lors de l'arrivée d'un banc de cirrus dans une masse d'air présentant une pression de vapeur plus faible que la pression d'équilibre des cristaux de glace (masse d'air plus sèche ou plus chaude), les cristaux vont se sublimer et céder des molécules d'eau à l'atmosphère. Au cours de ce processus, les premières molécules à quitter le réseau cristallin seraient celles situées dans le long des arêtes du cristal. Ainsi la sublimation des cristaux de glace éroderait les arêtes des cristaux et créerait ainsi des faces pyramidales qui génèrent les halos de rayons inhabituels. Un tel processus de génération des halos de rayons inhabituels expliquerait la relative rareté des halos de rayons inhabituels par la courte durée de sublimation des cirrus par rapport à leur durée de vie.

This very interesting observation allows to outline a process of generation of pyramidal crystal faces which are generating odd radius halos. When a cirrus clouds arrives in an air mass with lower vapor pressure than the equilibrium of ice crystals (drier or warmer air mass), the ice crystal will sublimate and lose water molecules in the atmosphere. During this process, the first water molecules to leave the crystal lattice would be the one located on the edges of the crystal. Sublimation would therefore erode the edges of the crystals and would create pyramidal faces that generate odd radius halos. Such a process for the formation of pyramidal ice crystal faces would explain the relative rarity of odd radius halos by the short duration of the sublimation of the cirrus clouds compared their whole lifetime.


Cette observation est locale car toutes mes observations de halos de rayons inhabituels ont eu lieu en France, mais il est probable qu'elle puisse être vérifiée ailleurs. Cette vérification n'est pas facile car les halos de rayons inhabituels sont relativement rares. J'ai pu vérifier l'association des halos de rayopns inhabituels avec les cirrus en cours de sublimation grâce au site sat24 qui donne accès aux images satellite en direct toutes les 15 minutes, et aux images d'archives toutes les heures. Il serait intéressant si d'autres observateurs pouvaient utiliser les archives de sat24 pour vérifier cette association sur leurs observations de halos de rayons inhabituels et je serai heureux de compléter ce post avec d'autres exemples ou contre exemples venus d'autres endroits du monde. Enfin, il est possible que d'autres processus de formation soient à l'oeuvre,  pour des conditions très différentes telles que celles des "diamond dust".

This observation is local because all of my observations of odd radius displays have been made in France, but it is likely that it could be verified for other places. This verification is not easy because odd radius displays are relatively rare. I have been able to verify the association of odd radius halos and sublimating cirrus thanks to the sat24 website which displays live satellite images every 15 minutes, and also archive images every hour. It would be interesting if other observers could use the archive images of sat24 to verify this association on their own observations of odd radius displays. I would be happy to complete this post with additionnal examples or counter examples from other places in the world. Eventually, it is possible that other processes of formation are at the origin of odd radius halos, especially when conditions are extremely different like for diamond dust halos.



Ci-dessous, les exemples de manifestations de halos de rayons inhabituels que j'ai pu observer et les images satellites associées. Le point orange représente le lieu d'observation de ces halos. Les flèches indiquent les structures nuageuses que j'ai identifiées comme étant responsables des halos de rayons inhabituels à partir des moments d'observation des halos. Dans la plupart des cas, particulièrement ceux où la durée des halos de rayons inhabituels est suffisante, une bonne association peut être observée. Dans certains cas, l'association des cirrus responsable sur les images satellites est difficile. Enfin, un cas est un contre exemple où des halos de rayons inhabituels ont été observés dans des cirrus qui ne sont pas en cours de sublimation.

Below, the examples of the odd radius halo displays that i have observed and the associated satellite images. The orange dot is the observation location. The arrows indicate the cloud structures that I have identified as responsible of the odd radius display from the time of my observations. In most of the cases, especially the longest duration ones, a good association can be observed. In some cases, the association of the responsible cirrus clouds is difficult. Eventually, one case is a counter example for which odd radius halos have been observed in cirrus clouds that were not sublimating.


19 mars 2014 : observation de halos de 9° et 35°. Sublimation de cirrus se déplaçant en direction du sud, à ne pas confondre avec la dissipation de brouillard matinaux (mouvement vers le nord).

March 19th 2014 : observation of 9° and 35° halos. Sublimation of cirrus clouds moving South, not to be mistaken with the evaporation of morning fog (northward motion).

 




24 février 2014 : observation de halos de 9°, 20°, 24° et 35°. Sublimation de cirrus fins se déplaçant en direction du nord-est.

February 24th 2014 : observation of 9°, 20°, 24° and 35° halos. Sublimation of thin cirrus clouds moving to the north-east.




1er septembre 2013 : observation de halos à 23° et 35° en matinée, peu à peu remplacés par des halos habituels accompagnés du halo à 9° en début d'après midi. Sur les images satellites, les premiers cirrus s'évaporent rapidement et sont remplacés par des cirrus plus stables avec le changement de masse d'air. J'ai pu tester l'association des cirrus en cours de sublimation et des halos de rayons inhabituels ce jour car j'avais vu l'arrivée sur les images satellites de cirrus en cours de sublimation, et effectivement des halos de rayons inhabituels sont apparus dans ces cirrus.


September 1st 2013 : observation of 23° and 35° halos in the morning, progressively replaced by usual halos along with 9° halo in the beginning of the afternoon. On satellite images, the first cirrus clouds evaporate quickly and are replaced by more stable cirrus with the change of air mass. I have been able to test the association of sublimating cirrus clouds and odd radius halos on this day because I had seen incoming sublimating cirrus clouds on satellite images, and indeed odd radius halos appeared in these cirrus clouds.




13 août 2013 : observation de halos de rayons inhabituels pendant environ 20 minutes puis de halos habituels. Cet exemple est un peu moins clair, mais on remarque nettement que les cirrus présent sur la mer de la Manche en matinée ont complètement disparu quelques heures plus tard. Noter l'apparition de cumulus de beau temps sur la dernière image.

August 13th 2013 : observation of odd radius halos during 20 minutes followed by usual halos. This example is less clear, but one can notice that the cirrus clouds located between France and United Kingdom in the morning have totally disappeared a few hours later. The formation of warm weather cumulus clouds can be seen on the last image of the animation.

16 juillet 2013 : beaux halos de rayons inhabituels et parfait exemple de sublimation de cirrus. La taille de la zone de cirrus en sublimation est extrêmement large, et d'autres observateurs à l'Est de l'Angleterre ou en Belgique ont peut-être pu observer de même des halos de rayons inhabituels ce jour.

July 16th 2013 : nice odd radius halos and perfect example of sublimating cirrus clouds. The size of the sublimating cirrus clouds is extremely large, and other observers located on the East side of England, or in Belgium might have observed odd radius halos this day.




14 avril 2013 : sublimation de cirrus irréguliers à l'arrière d'un front nuageux et observations de halos de 18° et 23°. Pour ce cas, la flèche indique une structure de cirrus facile à suivre, les nuages responsables au niveau de Paris sont très fin et difficiles à suivre sur les images satellite.

April 14th 2013 : sublimation of irregular cirrus clouds located behind of cloud front and observation of 18° and 23° halos. For this case, the arrow shows a cirrus structure easy to follow, the responsible clouds for Paris are very thin and hard to follow on the satellite images.




21 décembre 2012 : observation des halos à 9° et 20° autour de la lune. Sublimation d'une bande de cirrus se séparant de la perturbation principale.

December 21st 2012 : observation of 9° and 20° halos around the moon. Sublimation of a cirrus band separating from the main perturbation.




En plus de ces exemples, il y a des cas non concluants, comme quand les halos de rayons inhabituels sont de courte durée, ou alors quand des nuages bas sont aussi présents et rendent la distinction des cirrus difficiles sur les images satellites, ou encore lorsque les cirrus sont extrêmement fins et à peine visibles sur les images satellites.

On top of these examples, I have unconclusive cases, like when odd radius halos are very shorted lived, or when lower clouds are present which makes the identification of cirrus clouds difficult on satellite images, or when cirrus clouds are extremely thin and barely visible on the satellite images.

12 Mai 2013 : parhélie à 23° de courte durée et présence de cumulus. L'identification des cirrus sur les images satellite est non concluante.

May 12th 2013 : short lived 23° plate arc and presence of cumulus clouds. The identification of responsible cirrus clouds on satellite images is unconclusive.




Enfin, j'ai un unique contre-exemple évident où des halos de rayons inhabituels ont été observés dans des cirrus qui ne sont clairement pas en cours de sublimation.

Eventually, I have a single obvious counter example when odd radius halos have been observed in cirrus clouds that were clearly not sublimating.

18 janvier 2014 : observation de halos de rayons inhabituels dans des cirrus qui ne sont pas en cours de sublimation.

January 18th 2014 : observation of odd radius halos in cirrus clouds which are clearly not sublimating.




Voici pour comparaison quelques manifestations de halos "ordinaires" et les images satellite associées. Les exemples sont multiples avec des cirrus qui ne sont pas en cours de sublimation au niveau du lieu d'observation.

Here are some usual halo displays and the associated satellite images for comparison. The examples are many, with cirrus clouds that are not sublimating around the observation location.

20 septembre 2012 : observations de multiples formes de halos habituels dans des cirrus d'abord fins puis s'épaississant.

September 20th 2012 : observation of multiple usual halo forms in cirrus clouds that were thin at first and then got thicker.




7 octobre 2012 : observations de multiples formes de halos habituels, les cirrus responsables n'étaient pas en cours de sublimation.

October 7th 2012 : observation of multiple usual halo forms. The responsible cirrus clouds were not sublimating




16 avril 2013 : observation d'un halo de 22° brillant et de quelques autres formes habituelles de halos. La encore, les cirrus ne sont pas en cours de sublimation.

April 16th 2013 : observation of a bright 22° halo and some other usual halo forms. Here again, the cirrus clouds were not sublimating.



2 commentaires:

  1. Bonjour,
    Tout d'abord merci pour votre blog, il est m'a été très utile pour m’amélioré dans l'observation et le traitement des images de halos.
    Je suis basé à Montréal au Québec et j'essaye de surveiller le ciel et les prédictions météorologiques le plus souvent possible. A date je n'ai encore jamais observé de halos de rayons inhabituels mais je suis intéressé par l'idée de déterminer si ils sont issu de la sublimation des cirrus. Seulement je n'ai pas une idée claire d'à quoi peuvent ressembler des cirrus en cours de sublimation. Peut t-on les reconnaitre à l'oeil nu ? Sur les images satellites j'ai cru comprendre qu'il s'agit des voiles nuageux qui disparaissent avec le temps, est-ce bien cela ?
    Merci beaucoup.

    Joe

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  2. Bonjour Joe,
    Tout d'abord merci, j’espère avoir le temps de mettre à jour le blog plus fréquemment l'année prochaine car cette année a été très occupée.
    Attraper ses premiers odd radius est toujours difficile, car ils sont généralement discrets. les cirrus en cours de sublimation sont effectivement des cirrus qui se dissipent au dessus de l'observateur sur les images satellite. Un observateur russe m'a confirmé que les odd radius et les cirrus en cours de sublimation semblent aussi associés dans son lieu d'observation, je pense donc que le lien doit donc aussi fonctionner outre atlantique.
    Visuellement, Marko Riikonen semble arriver à identifier les cirrus donnant lieu à des odd radius comme des cirrus irréguliers, torturés. Personnellement, je n'arrive pas vraiment à les différencier visuellement des cirrus "normaux" et les images satellites sont mon seul indicateur fiable.
    Si vous voyez sur des images satellite que des cirrus en cours de sublimation/dissipation vont passer au dessus de votre lieu d'observation, n'hésitez pas à prendre des photos pour faire des stacks, bien souvent, les odd radius ne sont pas évidents à l'oeil nu et seules les photos permettent de conclure sur leur présence ou non.
    Bonne chance et n'hésitez pas à me tenir au courant de vos observations, qu'elles corroborent ou non cette association
    Nicolas

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