Afin de quantifier l'ampleur du danger que représente la grêle, la probabilité statistique d'apparition de grêlons de différentes tailles est présentée sous forme de périodes de retour. Les cartes des périodes de retour de la taille des grêlons jouent un rôle important dans la prévention, par exemple dans la protection des bâtiments. Les matériaux et les méthodes de construction sont conçus pour résister à des grêlons d'un certain diamètre, par exemple 3 cm.
Les cartes représentent les valeurs de retour en fonction de la période de retour T. Ils décrivent la taille des grêlons qui est dépassée avec une probabilité de 1/T par an dans les conditions climatiques actuelles, en un lieu fixe.
Une période de retour fréquemment utilisée est de 100 ans. Cependant, un « événement centennal » est souvent interprété à tort comme un événement qui se produit (seulement) exactement « une fois tous les 100 ans ». Si la taille des grêlons déterminée pour un événement centennal à un endroit donné est de 4 cm, la probabilité estimée d'observer un grêlon de 4 cm à cet endroit chaque année est de 1 %. La probabilité qu'une telle grêle se produise au moins une fois sur une période de 30 ans est encore de 26 %. Elle est calculée selon les principes de la théorie des probabilités : Pour une année donnée, il existe une probabilité de 99 % qu'aucun événement centennal ne se produise (1-1/100 = 0,99) ; la probabilité qu'aucun événement centennal ne se produise sur une période de 30 ans est de 0,9930, soit 74 %. La probabilité qu'un grêlon de cette taille se produise au moins une fois pendant cette période est la probabilité contraire, soit 26 %.
Les valeurs de retour de la taille des grêlons en Suisse présentent un schéma spatial similaire pour toutes les périodes de retour : les tailles maximales de grêlons par 1 km2 (MESHS) auxquelles on peut s'attendre avec la même annualité sont plus grandes dans le sud du Tessin, la région du Napf et le Jura que dans les régions de montagne. Dans ces hotspots de la grêle, on peut s'attendre à des grêlons de 2 à 3 cm tous les deux ans, alors que ces tailles maximales de grêlons se produisent statistiquement que tous les 20 ans dans les régions montagneuses des Grisons ou du Valais. Si l'on considère les événements plus rares corresponant à une période de retour de 50 ans, une image plus uniforme se dessine pour le Plateau et le sud du Tessin - ici, il faut s'attendre à des tailles maximales de grêlons dépassant 6 cm.
En raison de la complexité météorologique de la grêle, de la brièveté des séries de données d'un point de vue climatologique, des imprécisions de mesure d'origine instrumentale et des hypothèses statistiques, les valeurs de retour, en particulier des longues périodes de retour, sont soumises à des incertitudes qui sont comprises entre 0,5 et 1 cm. Les incertitudes concernant les longues périodes de retour sont particulièrement importantes dans les régions où la grêle a rarement ou jamais été observée dans les séries de données disponibles. Les régions montagneuses sont particulièrement remarquables à cet égard. Dans les régions alpines, la densité de population et de construction est également beaucoup plus faible, de sorte que moins de données historiques, de données d'assurance ou de rapports de témoins oculaires sont disponibles comme référence.
La taille des grêlons MESHS correspond au grêlon de taille maximale dans un kilomètre carré. Cependant, les surfaces considérées en pratique sont généralement plus petites : une maison familiale, par exemple, a une surface au sol d'environ 100 mètres carrés, c'est-à-dire qu'elle est 10 000 fois plus petite que la surface de référence de MESHS (voir Figure 2). Du point de vue de l'utilisateur, la valeur MESHS n'est donc pas facile à interpréter.
Afin de pouvoir estimer la taille réelle des grêlons à l'échelle d'un toit de maison, une conversion empirique a été mise en œuvre avec les partenaires du projet (voir participants au projet). Le MESHS permet d'obtenir le LEHA, qui signifie "Largest Expected Hail on a reference Area". Le développement et la validation de cette transformation ont été vérifiés avec les rapports de grêle de l'application MétéoSuisse et les données du réseau de mesure de la grêle, ainsi qu’avec des études de cas d'événements dommageables réalisées par les partenaires du projet.
Le choix de la surface de référence pour LEHA est déterminé par l’usage. La transformation se fait à l'aide d'une règle de calcul et du diagramme LEHA (voir Figure 3). Cette quantité dérivée est particulièrement pertinente pour les applications concernant les dommages aux bâtiments et aux véhicules.
Figure 2 : La figure illustre la différence entre MESHS et LEHA. Le produit radar MESHS se réfère à l'échelle d'un kilomètre carré. La probabilité que le plus gros grêlon attendu sur une zone de 1 km² tombe directement sur le toit d'une maison ou sur un véhicule est faible. LEHA, en revanche, se réfère à une surface plus petite, en l'occurrence un toit de maison de 100 m2. Sur la figure, le plus gros grêlon du kilomètre carré a un diamètre de 6 cm. On en déduit un diamètre de 3,8 cm pour LEHA-100 selon le diagramme LEHA (figure ci-dessous). Bien qu'un grêlon d'un diamètre de 6 cm puisse se produire quelque part dans le kilomètre carré, on s'attend plutôt à un grêlon d'un peu moins de 4 cm sur la surface d'une maison.
Figure 3 : La figure montre un diagramme schématisé de la méthode le de calcul LEHA. MESHS indique le diamètre du plus gros grêlon possible dans un kilomètre carré. Le diagramme LEHA permet d’estimer cette valeur dans des zones de référence plus petites. LEHA-100, par exemple, indique le plus gros grain attendu sur une surface de 100 m2. Supposons que la valeur du MESHS soit de 6 cm. Nous en déduisons un LEHA-100 de 3,8 cm.