MÉTÉOROLOGIE

LES NUAGES



- Comment se forme un nuage

- Classification des nuages

- Les Différents nuages

Qu'est-ce qu'un nuage

Un nuage est une masse visible formée initialement d'une grande quantité de gouttelettes d’eau ou de cristaux de glace en suspension dans l’atmosphère issues de la condensation de la vapeur d’eau présente dans l’air. Son aspect est fonction de la nature, de la 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. Source : Météo-France

Comment se forme un nuage ?

Les nuages se forment par condensation de vapeur d'eau, c'est-à-dire par passage de l'eau qu'ils contiennent de l'état gazeux à l'état liquide. Mais dans quelles conditions cette vapeur d'eau peut-elle passer sous forme liquide, c'est-à-dire former des gouttelettes ?
Pour le comprendre, il faut savoir qu'une masse d'air ne peut contenir qu'une certaine quantité de vapeur d'eau, qui dépend de la température. Plus l'air est chaud, plus il peut être chargé en vapeur d'eau. Lorsqu'une masse d'air chaud saturée en vapeur d'eau se refroidit, une partie de l'eau qu'elle contient sous forme gazeuse va se condenser et former des gouttelettes.
Dans l'atmosphère, les nuages se forment donc par refroidissement d'une masse d'air humide. Ce refroidissement est provoqué soit par contact avec une surface plus froide, soit – le plus souvent – par soulèvement dans l'atmosphère. En prenant de l'altitude, une masse d'air voit en effet sa pression diminuer, ce qui la refroidit (la compression d'un gaz le réchauffe, la détente le refroidit).   Voir les émagrammes Source : Météo-France
Voici les principaux mécanismes de refroidissement à l'origine de la formation des nuages.
- par convection (apparition des cumulus en cours de journée) ;
- par soulèvement orographique (nuages dus au relief) ;
- par soulèvement frontal (nuages d'une perturbation) ;
- par contact avec une surface froide (stratus ou brouillard côtier).

La convection

La convection thermique à petite échelle est un phénomène extrêmement fréquent, qui se met en place partout où des alternances de direction ou de vitesse du vent, de paysage rural, de nature du sol, de disposition topographique, etc., introduisent des variations spatiales dans l'éclairement de la surface terrestre, et donc un réchauffement différentiel de cette surface : tel champ de blé sera par exemple rendu plus chaud que la bordure de la forêt avoisinante, telle pente de relief verra croître sa température par rapport à la portion de vallée d'où elle s'élève. L'apport de chaleur emmagasiné en excès au niveau de la surface ainsi réchauffée se transmet à la couche atmosphérique sus-jacente, qui, dans les limites de cette surface, tend à former une "bulle" plus légère que l'air environnant et à se détacher peu à peu du sol, pour finalement s'élever par instabilité convective à travers les couches situées au-dessus d'elle. L'air soulevé de la sorte est remplacé par de l'air amené par convergence à très faible hauteur, et cet air renouvelé se réchauffe à son tour et commence à se rassembler en une nouvelle "bulle" convective , qui se détache et se soulève à une vitesse supérieure à celle de la "bulle" initiale ; et tant que la surface que l'on observe continuera à subir de façon non négligeable ce mode de réchauffement relatif, une succession de "bulles", plus légères que l'air des couches qui les entourent, se dégagera de cette surface et entretiendra continûment suivant la verticale un courant aérien d'origine purement thermique.
Les "bulles" convectives nourrissant les thermiques prennent des dimensions diverses, de l'ordre de quelques centaines de mètres de diamètre le plus souvent, et elles s'élèvent dans la basse troposphère à des vitesses de quelques mètres par seconde en transportant un air qui se refroidit par détente adiabatique à raison, donc, de 1 °C tous les 100 mètres, du moins jusqu'à ce qu'elles soient parvenues au point de condensation : c'est à ce moment que commence à se développer un cumulus, qui révèle l'existence du thermique. Cette présence d'un nuage convectif n'est toutefois pas systématique, et les sports de vol libre, comme le vol à voile par exemple, pratiquent couramment les ascensions dans des thermiques qu'un diamètre réduit ou une faible humidité maintiennent invisibles.
Source : Météo-France

Nuage Soulevement Convection

Le soulèvement orographique

Lorsqu'une masse d'air est poussée par le vent vers un relief, elle est contrainte de s'élever le long de la pente. En prenant de l'altitude, sa température s'abaisse et peut atteindre le seuil de saturation, c'est-à-dire qu'une partie de l'eau gazeuse qu'elle contient va se condenser. Un nuage se forme alors sur le versant « au vent » et se dissipe sur le versant « sous le vent ».

Nuage Soulevelent Orographique

Derrière la montagne, l'air se réchauffe en descendant. Si le nuage a perdu une partie de son humidité sous forme de précipitations, l'air se réchauffe plus en descendant qu'il ne s'est refroidi en montant. À altitude égale, il sera plus chaud sous le vent de la montagne qu'au vent. C'est l'effet de Foehn.   Voir Effet de FoehnSource : Météo-France

Refroidissement par la base

La formation de brouillard ou stratus bas se forme lorsqu'une masse d'air doux et humide arrive sur une surface froide. Ce phénomène est fréquent l'hiver à l'approche d'une masse d'air doux et humide provenant de l'Atlantique. On l'observe également l'été en mer lorsque de l'air relativement doux arrive sur des eaux froides. Source : Météo-France

Nuage Refroidissement

Le soulèvement frontal

Des nuages peuvent aussi se former au niveau d'un front, c'est-à-dire à l'interface entre deux masses d'air de températures différentes. Dans une perturbation en mouvement, l'air chaud du secteur chaud se soulève au-dessus de la masse d'air froid antérieur (front chaud) et est rejeté en altitude par la progression plus rapide de l'air froid postérieur (front froid). Cet air chaud se refroidit en altitude et donne naissance à des nuages le long des fronts. Source : Météo-France

Nuage Soulevement Frontal
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Classification des nuages

La classification des nuages par étage selon la norme de l'Organisation météorologique mondiale est conventionnelle.
- D’une part, leurs limites approximatives dépendent de la saison et de la latitude.
- D'autre part certains genres de nuages peuvent déborder d'un étage sur un autre, voire être observés sur plusieurs étages comme le cumulonimbus.
L’Atlas international des nuages reconnaît l’existence de 10 grands genres de nuages, qui sont définis selon l’endroit où ils se forment dans le ciel et leur apparence. Ces 10 genres sont subdivisés en espèces, qui décrivent la forme, la structure interne, la transparence des nuages et l’agencement de leurs éléments. En tout, il existe une centaine de combinaisons.

Répartition des nuages dans les divers étages

ETAGES ALTITUDE LIMITES DES ETAGES NUAGES QUI PEUVENT ÊTRE OBSERVÉS
Régions
polaires
Régions
tempérées
Régions
tropicales
Catégories Genres caractéristiques
Supérieur 8 Km
3 Km
13 km
5 km
18 km
6 km
Nuages élevés Ci
Cc
Cs
Moyen 4 Km
2 Km
7 km
2 km
8 km
2 km
Nuages des
niveaux moyens
AC
Inférieur 2 Km
Surface
du sol
2 km
Surface
du sol
2 km
Surface
du sol
Nuages bas Sc
St


Nuage classification

Position des nuages dans une perturbation

Front Posiiton Nuages
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Les différents nuages

Cirrus

Nuage Cirrus Nuages élevés en forme de filaments blancs, de bandes étroites, de virgules ou crochets, composés de cristaux de glace dispersés.
Pas de précipitations associées.
Ces nuages qui annoncent l'arrivée d'une perturbation, se situent à environ 500 km à l'avant de celle-ci.

Cirrostratus

Nuage CirroStratus Nappe ou couche nuageuse grisâtre ou bleuâtre couvrant totalement ou partiellement le ciel, laissant voir le soleil comme au travers d'un verre dépoli. Constitué de gouttelettes d'eau (parfois surfondues), de cristaux de glace ou de neige, il est à l'origine de chutes de pluie, de neige ou de granules de glace.
Ces nuages signalent souvent l'arrivée d'une perturbation, se situent alors à environ 500 km à l'avant de celle-ci.

Cirrocumulus

Nuage Cirrocumulus Assez rare cette nappe ou couche mince de nuages élevés dont la plupart des éléments ont une largeur apparente inférieure à 1 degré. D’aspect ondulé ou “moutonné”, ils sont constitués de cristaux de glace et parfois d'eau fortement surfondue (eau liquide à température négative). Pas de précipitations associées.

Cirrus homogenitus

NuageCirrusHomogenitus Les nuages d'origine humaine les plus connus sont probablement les contrails ou « traînée de condensation des avions ». Ainsi, ces nuages sont à présent caractérisés avec le terme homo.
Lorsque les traînées d'avion s'étalent, si les conditions le permettent dans la haute atmosphère, les nuages prendront un autre nom, tel que Cirrus homomutatus.

Altocumulus

Nuage AltoCumulus Banc, nappe ou couche de nuages blancs ou gris composés d'éléments réguliers ayant une largeur apparente comprise entre 1 et 5 degrés. Ils sont constitués de gouttelettes d'eau parfois accompagnées de cristaux de glace.
Ce type de nuage se trouve souvent à plusieurs centaines de kilomètres à l'avant d'un front froid ou d'un front chaud.

Altocumulus Mamma

NuageAltoCu Mamma Ces nuages à nombreuses protubérances arrondies et lisses d'une couleur grisâtre ou bleuâtre, avec des parties sombres à l'extrémité de chaque protubérance. Ces nuages ressemblant à des mamelles peuvent prendre des tons or ou rougeâtres lorsque le soleil couchant les illumine. On retrouve généralement les mammas sous les enclumes des cumulonimbus puisque ces derniers se produisent dans une atmosphère fortement instable.

Altocumulus lenticularis

Nuage Lenticulaire Les nuages lenticulaires, ou altocumulus lenticularis, sont des formations nuageuses de forme ronde ou ovoïde, apparaissant en moyenne et haute altitude. Ils peuvent présenter des formes plus originales : allongés et ondulés, ou superposés les uns au-dessus des autres. Ce type de nuage est stationnaire en aval du sommet des montagnes, il indique la présence de vent fort en altitude.

Nuage Moazagotl

Nuage Moazagotl Grand nuage lenticulaire de l'étage supérieur observé parfois en aval d'un relief barrière étendu. Parfois épais et de grande extension géographique, il marque une oscillation de l'atmosphère à grande échelle. Souvent formé sous le vent de foehn des montagnes en Silésie (entre Pologne, République tchèque et Allemagne).

Altostratus

Nuage AltoStratus Nappe ou couche nuageuse grisâtre ou bleuâtre couvrant totalement ou partiellement le ciel, laissant voir le soleil comme au travers d'un verre dépoli. Constitué de gouttelettes d'eau (parfois surfondues), de cristaux de glace ou de neige, il est à l'origine de chutes de pluie, de neige ou de granules de glace. Il se trouve généralement à l'avant de la partie active d'une perturbation.

Cumulus humilis

Nuage CumulusHumilis Nuages séparés, contours bien délimités, base horizontale avec faible développement vertical. Nuages de beau temps, apparaissant le matin et disparaissant le soir. Ils sont constitués de gouttelettes d'eau.

Cumulus médiocris

Nuage CumulusMediocrice Ces nuages ont un développement vertical plus important que les cumulus humilis. Son aspect bourgeonnant le fait ressembler à un chou-fleur. Ce type de nuage ne provoque généralement pas de précipitations, mais peut se transformer en cumulus congestus qui pourra ensuite se transformer en cumulonimbus.

Cumulus congestus

Nuage CumulusCongestus Cumulus avec développement vertical important, dont l’aspect bouillonnant révèle de puissants mouvements verticaux. Ils sont constitués de gouttelettes d’eau ou de cristaux de glace (si la partie supérieure du nuage est très < 0 °C). Précipitations associées : averses de pluie, neige ou neige roulée.

Pileus

Nuage CumulusPileus Pileus (en latin pour coiffe de feutre) est une mince couche troposphérique de nuages constituée de cristaux de glace au-dessus d'un autre nuage (habituellement cumulus ou cumulonimbus calvus). Le Pileus ressemble à une formation en forme de calotte au sommet du nuage qui lui est associé. Les nuages de pileus se forment lorsque l'air dans un nuage monte rapidement (habituellement à des vitesses de 20 à 50 km/h), provoquant la poussée vers le haut d'une masse d'air humide.

Cumulonimbus

Nuage Cumulonimbus Nuage dense et puissant au développement vertical considérable. La partie supérieure lisse ou fibreuse s'étale en forme d'enclume ou de vaste panache. La partie inférieure apparaît très sombre du fait de la grande extension verticale du nuage.
Précipitations associées : averses de pluie, neige, neige roulée, grêle ou grésil. Les orages sont toujours provoqués par ce genre de nuage.
Voir Phénomènes dangereux - Les orages

Stratocumulus

Nuage StratoCumulus Banc, nappe ou couche de nuages composés de “dalles, galets”. La plupart des éléments (soudés ou non) ont une largeur apparente supérieure à 5 degrés. Ils sont constitués de gouttelettes d’eau (parfois accompagnées de neige roulée ou de flocons de neige).
Précipitations associées : pluie ou neige faible ou neige roulée.

Stratus

Nuage stratus Couche nuageuse grise, dense, uniforme donnant lieu à du brouillard quand sa base atteint le sol. Il est constitué de gouttelettes d’eau (parfois de particules de glace).
Précipitations associées : bruine ou neige en grains.

Nimbostratus

Nuage Nimbostratus Couche nuageuse grise et sombre dont l’aspect est rendu flou par des chutes de pluie ou de neige atteignant le sol. L’épaisseur de cette couche est partout suffisante pour masquer complètement le soleil. Ce nuage est constitué de gouttelettes d’eau, de cristaux de glace ou de flocons de neige.
Précipitations associées : pluie, neige ou granules de glace.

Nuages nacrés

Nuage Nacres Les nuages stratosphériques polaires dont les dimensions peuvent atteindre la centaine de kilomètres pour une épaisseur de un à plusieurs kilomètres sont constitués de cristaux de glace, ce qui leur donne une apparence nacrée, mais aussi parfois d'acide nitrique, ce qui leur donne une couleur orange. Bien qu'aux altitudes concernées l'humidité relative soit très faible, ces nuages se forment progressivement et les nuages d'acide nitrique jouent un rôle dans la diminution de l'ozone stratosphérique des pôles.

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