Les nuages
La météorologie est l’étude des phénomènes à court terme qui se produisent dans l’atmosphère. L’atmosphère est une succession de couches gazeuses aux propriétés physiques différentes. Au plus prés du sol et jusqu’à une douzaine de kilomètre d’altitude, sous nos latitudes, se trouve la couche de l’atmosphère qui se nomme la troposphère. Cette dernière est plus fine aux pôles, environ 8km, et plus épaisse à l’équateur, environ 20km. C’est dans cette couche que se produisent tous les phénomènes météorologiques, car c’est elle qui renferme toute la vapeur d’eau. Au-delà de cette limite, il ne peut y avoir de nuages, car il n’y a plus de vapeur d’eau.
La dynamique de l’atmosphère est régit par trois grandeurs physiques : la température, la pression et l’humidité.
L’atmosphère est constitué de 98% d’air sec, le reste étant de l’eau dans tous ses états, gazeux (vapeur), solide (glace, neige), liquide (gouttelettes). La vapeur est la forme la plus répandue. La vapeur est invisible, ce n’est donc pas ce que vous voyez sortir de votre bouche lorsqu’il fait froid. Ceci est de l’eau liquide, donc des gouttelettes.
Cette eau provient de l’évaporation de toute l’eau liquide ou solide à la surface de la Terre : océans, mers, fleuves, rivières, lacs, glaciers, neige…et de l’évapotranspiration des végétaux.
Plus un air est chaud et plus il peut contenir d’humidité. Par exemple, 1m3 d’un air à 30° peut contenir au maximum (à saturation, humidité relative =100%) 30,08g d’eau. Un m3 d’air à 10° ne peut en contenir au maximum que 9,36g, à -20° plus que 1,07g.
Comment va se former notre nuage?
Prenons, par exemple, 1m3 d’air à 30°C. Il renferme 30,08g de vapeur d’eau, donc invisible. Si il se refroidit à 10°C, il ne peut plus contenir que 9,36g de vapeur d’eau. « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme » (si mes souvenirs sont bons, c’est Lavoisier qui disait ça). Donc environ 20g de vapeur d’eau doivent changer d’état. Ces 20g vont se condenser sous forme de gouttelettes d’eau microscopiques et vont devenir visibles. Un nuage vient de se créer par condensation (transformation de l’état gazeux vers l’état liquide).
Si notre m3 se réchauffe, parce que le soleil est plus haut par exemple, il reprend sa T° de 30°C, il va de nouveau pouvoir absorber les 20g d’eau qui se trouvaient sous forme liquide. Il y a évaporation (transformation de l’état liquide vers l’état gazeux) et le nuage disparait.
Formation par convection
Au-dessus d’un sol chaud :
- un sol hétérogène induit des discontinuités de température, avec des endroits favorables à la convection, d’autres non.
- On a là le schéma d’une cellule convective.
- l’air chaud s’élève
- le refroidissement, par diminution de la pression (détente), crée le nuage
- bloqué par les couches stables le mouvement s’étale
- refroidi, l’air descend (l’air froid est plus dense que l’air chaud) et s’assèche (évaporation), le nuage disparait
Formation par ascendance
Par une ascendance forcée (cause mécanique) soit par un relief (A), soulèvement orographique, soit contre une masse d’air plus froide et plus dense qui fait barrage (B), soulèvement frontal.
Par ascendance résultant de la convergence à l’intérieur d’une dépression. L’air attiré à la périphérie doit s’échapper vers le haut.
En plus des conditions de T° et de pression, pour qu’un nuage se forme il va falloir qu’il y ait la présence de noyaux de condensation, qui sont présents dans l’atmosphère sous forme de poussières, cendres, pollens…particules sur lesquelles les gouttelettes d’eau vont pouvoir se fixer.
L’aspect des nuages est fonction de leur nature, de leur taille et de la répartition des particules qui le composent, ainsi que de la lumière qui l’éclaire. Parfois, il nous apparaît blanc, presque transparent ou éclatant comme la neige, ou à l’inverse gris, voire noir et menaçant.
À l’intérieur d’un nuage, les particules sont sans cesse en mouvement. Elles fusionnent, fondent, s’évaporent, se subliment pour mieux condenser ou geler à nouveau.
Les différentes catégories de nuages
Les nuages se présentent sous différentes formes caractéristiques et se développent à des altitudes déterminées. On peut en distinguer 10 sortes en fonction de leur forme et de l’altitude de leur base. Certains se développent horizontalement (stratiformes), d’autres verticalement (cumuliformes). Pour les stratiformes, les plus élevés, à partir de 6000m d’altitude, portent le préfixe « cirro »: cirrus, cirrostratus, cirrocumulus, ceux qui ont une altitude entre 6000m et 2000m portent le préfixe« alto »: altocumulus, altostratus, ceux qui sont les plus bas, du sol à 2000m, sont les stratus et stratocumulus. Les nimbostratus, cumulus et cumulonimbus ont un développement vertical est peuvent occuper plusieurs altitudes. Ces 10 types englobent eux-mêmes des sous-catégories.
Le stratus est associé à la mer de nuage. Le cumulonimbus à l’orage.
Table des matières
Les cirrus (Ci) :
- altitude moyenne de la base entre 5 et 12km
- épaisseur : très mince
- Composition : cristaux de glace
- localisation principale : à l’approche des perturbations
- précipitations : non
- nuages séparés, en forme de filaments, de bancs ou de bandes étroites, blancs ou en majeure partie blancs. Ces nuages ont un aspect fibreux (chevelu) ou un éclat soyeux, ou les deux.
Les cirrostratus (Cs) :
- altitude moyenne de la base entre 5 et 12km
- épaisseur : très mince
- Composition : cristaux de glace
- localisation principale : lorsque l’approche des perturbations se confirme
- précipitations : non
- signe particulier : halo
- voile nuageux transparent et blanchâtre, d’aspect fibreux (chevelu) ou lisse, couvrant entièrement ou partiellement le ciel, et donnant généralement lieu à des phénomènes de halo.
Les cirrocumulus (Cc) :
- altitude moyenne de la base entre 5 et 12km
- épaisseur : mince
- Composition : cristaux de glace
- localisation principale : à l’approche de perturbations à caractère instable, orageux
- précipitations : non
- nappe ou couche mince de nuages blancs sans ombres propres, composés de très petits éléments en forme de granules, de rides..soudés ou non et disposés plus ou moins régulièrement . La plupart des éléments ont une largeur apparente inférieure à un degré, ce qui correspond approximativement à la largeur apparente sous laquelle on voit le bout du petit doigt le bras tendu.
Les altocumulus (Ac) :
- altitude moyenne de la base entre 2 et 6km
- épaisseur : 1500m
- Composition : cristaux de glace et gouttelettes
- localisation principale : à l’approche des perturbations ou à leur marge
- précipitations : non
- Banc, nappe ou couche de nuages blancs ou gris, ou à la fois blancs et gris, ayant généralement des ombres propres, composés de lamelles, galets, rouleaux..d’aspect parfois partiellement fibreux ou diffus, soudés ou non. La plupart des petits éléments disposés régulièrement ont une largeur apparente comprise entre 1° et 5°. Cette largeur apparente est approximativement la même que celle sous laquelle on voir plus que le bout du petit doigt et jusqu’à trois doigts le bras tendu. L’altocumulus est un nuage un peu ambigu. Il peut donner des plage plus ou moins étendues, plus ou moins lumineuses ou sombres, plus ou moins lacunaires, ponctuées d’éclaircies. Son observation doit s’accompagner de celle de la pression. Si la pression varie peu, c’est que les altocumulus appartiennent vraisemblablement à la bordure d’une perturbation circulant à distance, sans menace précise tant que le baromètre tient.
Les altostratus (As) :
- altitude moyenne de la base entre 2 et 6km
- épaisseur : 2000m
- Composition : cristaux de glace et gouttelettes
- localisation principale : à proximité de zones de pluie continue
- précipitations : non ou pluie, neige, granules de glace
- particularité : aspect de verre dépoli avec le soleil
- nappe ou couche nuageuse grisâtre ou bleuâtre, d’aspect strié, fibreux ou uniforme, couvrant entièrement ou partiellement le ciel et présentant des parties suffisamment minces pour laisser voir ou apercevoir le soleil, comme au travers d’un verre dépoli. L’altostratus ne présente pas de phénomène de halo.
Les nimbostratus (Ns) :
- altitude moyenne de la base vers 2km, mais beaucoup de nuages en dessous.
- épaisseur : 3000m
- Composition : cristaux de glace et gouttelettes
- localisation principale : au coeur du système perturbé
- précipitations : oui, pluie, neige, granules de glace
- particularité : pluie, enveloppe l’ensemble du relief
- couche nuageuse grise souvent sombre, dont l’aspect est rendu flou par des chutes plus ou moins continues de pluies ou de neige qui, dans la plupart des cas, atteignent le sol. L’épaisseur de cette couche est partout suffisante pour masquer complètement le soleil. Il existe fréquemment , au-dessous de la couche, des nuages bas déchiquetés, soudés ou non avec elle.
Les stratus (St) :
- altitude moyenne de la base : voisinage du sol à 1200m
- épaisseur : 300m
- Composition : eau
- localisation principale : dans les anticyclones
- précipitations : non ou faibles bruines, neige en grains
- particularité : monotone et immobile, mer de nuage sous inversion des température
- couche nuageuse généralement grise, à base assez uniforme, pouvant donner lieu à de la bruine, des prismes de glace ou de la neige en grains. Lorsque le soleil est visible au travers de la couche, son contour est nettement discernable. Le stratus ne donne pas lieu à des phénomènes de halo, sauf éventuellement lors de très basses températures. Parfois, le stratus se présente sous forme de bancs déchiquetés. Les plus souvent ce nuage reste dans les basses vallées. Il peut donner du brouillard sur les versants au-dessous de 1500m, ou des mers de nuages.
Les stratocumulus (Sc) :
- altitude moyenne de la base entre 1 à 1,5km
- épaisseur : 500m
- Composition : eau
- localisation principale : à l’arrière des perturbations
- précipitations : non ou parfois pluie, neige, neige roulée
- particularité : mers de nuages sous inversion
- banc, nappe, ou couche de nuages gris ou blanchâtres ou à la fois les deux, ayant presque toujours des parties sombres, composés de dalles, galets, rouleaux..d’aspect non fibreux, soudés ou non. La plupart des petits éléments disposés régulièrement ont une largeur apparente supérieure à 5° (largeur apparente supérieure à celle de trois doigts bras tendu). Pour un observateur en montagne, au-dessus de 1000m à 1500m, ce nuage donne les mers de nuages en vallée. Surface supérieure irrégulière et moutonnée.
Les cumulus (Cu) :
- altitude moyenne de la base entre 800 et 1200m en hiver, 2000 et 3000m en été
- épaisseur : 100m à 3000m
- Composition : eau et cristaux de glace si le nuage est développé
- localisation principale : la perturbation s’éloigne, évolution locale sur relief
- précipitations : non ou averses de pluie, neige, neige roulée
- nuages séparés, généralement denses et à contours bien délimités, se développant verticalement en forme de mamelons, de dômes ou de tours, dont la région supérieure bourgeonnante ressemble souvent à un chou-fleur. Les parties de ces nuages éclairées par le soleil sont, le plus souvent, d’un blanc éclatant. Leur base, relativement sombre, est sensible horizontale. Les cumulus sont parfois déchiquetés.
Les cumulonimbus (Cb) :
- altitude moyenne de la base entre 1000 et 1500m
- épaisseur : 7000m
- Composition : eau, cristaux de glace, grésil, grêle
- localisation principale : sur les fronts froids, à l’arrière des perturbations actives, systèmes orageux, évolution locale sur relief
- précipitations : averses de pluie, neige, neige roulée, grésil, grêle
- particularité : enclume, rafales, orage
- nuage dense et puissant , à extension verticale considérable, en forme de montagne ou d’énormes tours. Une partie au moins de sa région supérieure est généralement lisse, fibreuse ou striée, et presque toujours aplatie. Cette partie s’étale souvent en forme d’enclume ou de vaste panache. Au-dessous de la base de ce nuage, souvent très sombre, iil existe fréquemment des nuages bas déchiquetés, soudés ou non avec elle, et des précipitations sous forme de virgas. Ce nuage est associé à des phénomènes violents : éclairs, tonnerre, grêle, rafales, trombes d’eau.
Source : « Petit manuel de météo en montagne » Jean-Jacques Thillet / Dominique Schueller
Les nuages spécifiques à la montagne.
Ces nuages ne font pas partie des connaissances à avoir pour le QCM, mais ils sont intéressants à connaître. Je vous donne leur noms et je vous conseille le livre « Petit manuel de météo en montagne » si vous voulez en savoir plus sur leur description.
- les panaches
- les coiffes
- les piles d’assiettes
- les rouleaux turbulents
- les nuages d’ondes
- le pileus
- l’appel thermique des cîmes
Le phénomène de Foehn
L’effet de Foehn: un air humide, froid ou en tout cas moins chaud que sur le versant opposé, vient heurter une chaine de montagnes. Il va s’élever le long de ses parois en se refroidissant, et former des nuages par condensation. Ces nuages vont former une barre ou mur de foehn sur le haut du versant au vent et sur la crête. Lorsque ces nuages seront suffisamment chargé en gouttelettes d’eau, la pluie va tomber sur le versant au vent. Une fois la crête franchie, ces nuages ne seront plus chargés d’humidité. L’air qui va redescendre de la montagne va se réchauffer (car il se comprime), et perdre le peu d’humidité qui reste en s’évaporant. Il n’y aura plus de nuages et l’air sera devenu plus chaud et plus sec que ce qu’il était sur le versant au vent.
