Pour la 1ère fois, les scientifiques observent des couronnes fantomatiques au sommet des arbres générées par les orages

Pour la première fois, des chercheurs ont observé et mesuré de faibles décharges électriques, appelées couronnes, dans les arbres pendant des orages. Une nouvelle étude décrit ces éclairs presque invisibles apparus de manière similaire sur les branches de plusieurs espèces d’arbres le long de la côte est des États-Unis durant l’été 2024, ce qui suggère que les orages pourraient teinter des cimes entières d’un éclat bleu scintillant, bien trop faible toutefois pour être perçu par l’œil humain.

Les couronnes brûlent également l’extrémité des feuilles. Compte tenu de leur omniprésence dans les forêts pendant les orages, les chercheurs ont émis l’hypothèse que ces couronnes pourraient endommager la canopée, ce qui pourrait influencer l’évolution des arbres afin de limiter ce type de dommages.

« Ces phénomènes se produisent réellement ; nous les avons vus ; nous savons désormais qu’ils existent », a déclaré Patrick McFarland, météorologue à l’Université d’État de Pennsylvanie et auteur principal de l’étude. « Disposer enfin de preuves concrètes… c’est, selon moi, ce qu’il y a de plus enthousiasmant ».

L’étude est publiée dans Geophysical Research Letters, la revue de l’AGU consacrée aux articles à fort impact, innovants et publiés rapidement sur les principales avancées en sciences de la Terre.

Trouver de faibles lueurs entre les feuilles

Les scientifiques spéculent sur l’existence de faibles décharges électriques dans les plantes pendant les orages depuis près d’un siècle, mais jusqu’à présent ils ne les avaient jamais observées ni mesurées dans la nature, déduisant uniquement leur présence à partir d’anomalies du champ électrique des forêts lors des épisodes orageux. Des expériences en laboratoire menées au cours du dernier demi-siècle avaient au moins montré comment elles pouvaient se former naturellement : la charge d’un orage en altitude induit une charge opposée dans le sol. Cette charge du sol, attirée par celle située au-dessus, se dirige vers le point le plus élevé qu’elle peut atteindre — en l’occurrence la pointe des feuilles dans la cime des arbres — par lequel l’électricité se décharge en formant des couronnes.

« En laboratoire, si vous éteignez toutes les lumières, fermez la porte et bloquez les fenêtres, les couronnes sont à peine visibles. Elles ressemblent à une lueur bleue », a expliqué McFarland, se souvenant de la manière dont son équipe a recréé le phénomène en intérieur en plaçant des feuilles d’arbres reliées à la terre sous des plaques métalliques chargées.

Des expériences similaires menées en laboratoire avec des arbres en pot ont également révélé une relation surprenante : le rayonnement UV des couronnes était proportionnel au courant électrique mesuré par l’équipe dans les arbres. Cela ouvre la possibilité que ces émissions UV puissent offrir un moyen de mesurer ce courant et les éventuels dommages qu’il provoque. Des études réalisées dans les années 1960, selon McFarland, ont montré que les flux de courant dans les arbres décomposaient les membranes cellulaires et détruisaient les chloroplastes utilisés pour la photosynthèse.

Un homme, un plan et un monospace pour traquer les orages

Documenter les couronnes sous de véritables orages nécessitait toutefois une approche différente : en l’occurrence, une Toyota Sienna 2013 équipée d’une station météorologique, d’un détecteur de champ électrique, d’un télémètre laser et d’un périscope installé sur le toit qui dirige la lumière vers une caméra ultraviolette. Ce dernier dispositif permettait à l’équipe de détecter les couronnes sur le terrain grâce à leurs émissions UV, car même la faible luminosité ambiante sous un ciel orageux masque la lumière qu’elles émettent dans le spectre visible.

« Nous avons dû retirer l’un des sièges et installer des coussinets antivibrations pour que les instruments ne bougent pas pendant la conduite », a raconté McFarland. « Le plus amusant a été de découper un trou de 30 centimètres dans le toit avec une scie sauteuse. Cela a complètement ruiné la valeur de revente, mais ce n’est pas grave ».

Une fois le monospace prêt, il était temps de partir à la chasse aux orages. Blottie autour d’un écran vidéo à l’intérieur du véhicule, l’équipe a pointé la caméra vers trois branches d’un liquidambar à Pembroke, en Caroline du Nord.

« Nous sommes restés assis là à fixer cette vidéo pendant que l’orage faisait rage », a raconté McFarland. « Vous cherchez les signaux les plus ténus dans une image vidéo qui semble ne rien montrer… Il est vraiment difficile de savoir en temps réel si vous observez quelque chose ».

L’analyse ultérieure des images a pourtant révélé 41 couronnes à l’extrémité des feuilles en l’espace de 90 minutes. Le signal révélateur consistait le plus souvent en des groupes d’émissions UV suivant le mouvement des branches sous l’effet du vent. Les lueurs duraient jusqu’à trois secondes et passaient souvent d’une feuille à l’autre. Les couronnes se sont produites et ont présenté un comportement similaire sur un pin taeda voisin ainsi que sur des arbres soumis à quatre autres orages que l’équipe a suivis cet été-là entre la Floride et la Pennsylvanie, malgré les différences d’espèces et d’intensité orageuse.

Cela pourrait signifier que les couronnes apparaissent en abondance, rayonnant depuis des dizaines voire des centaines de feuilles dans chaque cime pendant un orage, estime McFarland. Si l’on disposait d’une vision surhumaine, « je pense que l’on verrait cette bande lumineuse au sommet de chaque arbre pendant la tempête », a-t-il expliqué. « Cela ressemblerait probablement à un spectacle lumineux spectaculaire, comme si des milliers de lucioles aux éclairs ultraviolets descendaient sur les cimes des arbres ».

Si tel est le cas, cette omniprésence pourrait avoir des conséquences plus importantes : les couronnes laissent les pointes des feuilles visiblement brûlées en quelques secondes. Certains travaux de laboratoire menés par l’équipe avancent que cela pourrait endommager la cuticule, la couche cireuse qui protège la feuille des rayons UV et de la déshydratation.

Même si une seule couronne ne semble pas provoquer de dégâts importants, l’équipe suppose que la répétition des couronnes dans la canopée, en raison de multiples orages, pourrait endommager les feuilles, peut-être suffisamment pour que les arbres aient développé au fil des millénaires des mécanismes permettant de limiter ces dommages. McFarland espère collaborer avec des écologues forestiers et des botanistes afin d’approfondir ces recherches.

« C’est vraiment là que j’aimerais aller ensuite, pour comprendre quels impacts cela a sur l’arbre lui-même et sur la forêt dans son ensemble », a-t-il déclaré.

Référence de l'article :

P. J. McFarland et al, Corona Discharges Glow on Trees Under Thunderstorms, Geophysical Research Letters (2026). DOI: 10.1029/2025gl119591