Un nuage est un ensemble de minuscules particules d’eau liquide, de glace ou les deux à la fois en suspension dans l’air. Il a un aspect généralement blanc lorsqu’il est plutôt inoffensif mais peut parfois prendre des teintes plus sombres, signe de mauvais temps. Nous en apercevons presque tous les jours dans notre région (ou presque) sans réellement y faire attention. Météo Franc-Comtoise vous dévoile le secret des nuages à travers cet article. Bonne lecture !
Formation des nuages
Les nuages se forment lorsque l’eau présente dans l’air sous forme de vapeur d’eau (état gazeux, invisible) se transforme en gouttelettes d’eau (état liquide, visible). C’est le processus de condensation de la vapeur d’eau.
Il faut donc comprendre les bases du changement d’état de l’eau (vapeur d’eau en gouttelette d’eau) qui se passe au-dessus de nos têtes. Pour cela, imaginez un cube rempli d’air à proximité du sol, les rayons du soleil ont chauffé ce sol et l’air se trouvant à son contact est chauffé également. Si l’air est chaud au contact du sol, il va se dilater (son volume augmente) et devenir moins dense que l’air au-dessus de lui, il va donc s’élever, c’est le principe même d’une montgolfière.
Maintenant supposons que ce cube peut contenir une certaine quantité de vapeur d’eau. Supposons également que plus le cube monte en altitude, plus il se refroidit et moins il peut contenir de vapeur d’eau. Une fois que le cube atteint une certaine altitude où sa capacité en vapeur d’eau est maximale, on dit que l’air présent dans ce cube est saturé, il faut que cet air soit saturé pour former un nuage. Une partie de la vapeur d’eau qu’il contient va ainsi se transformer en gouttelette d’eau et former un nuage, c’est la condensation.
Il faut que la surface soit plus chaude que l’air au-dessus pour qu’il y ait convection car les nuages se forment par refroidissement d’une masse d’air.
En été, la surface terrestre est chauffée par le soleil et l’air à son contact est donc plus chaud que l’air situé au-dessus, les nuages issus de la convection sont donc fréquents en été au-dessus des terres. À l’inverse, durant l’hiver, les sols continentaux sont plus froids que les surfaces maritimes (les eaux des mers et océans ont encore des températures relativement élevées en hiver), ainsi les nuages de convection se forment plutôt au-dessus de la mer lors de la saison hivernale.
Il existe d’autres mécanismes de formation des nuages. En voici un rapide aperçu :
- Formation par soulèvement frontal : Il est finalement basé sur le même principe mais dans ce cas on a les nuages qui se déplacent horizontalement. Lorsqu’arrive une perturbation, on a l’air chaud à l’avant qui est soulevé par l’air froid (plus dense) à l’arrière. L’air chaud est donc envoyé à haute altitude où il finit par s’y refroidir et condenser.
- Formation par soulèvement orographique : Ce mécanisme est basé sur la présence d’un relief qui contraint l’air de s’élever à l’avant (il ne peut aller nulle part ailleurs que passer par-dessus le relief). Le petit cube d’air s’élève donc et se refroidit jusqu’à ce que la vapeur d’eau se transforme en gouttelettes d’eau (donc en nuage).
De quoi sont composés les nuages ?
Comme on l’a vu, les nuages sont composés d’un grand nombre de gouttelettes d’eau, mais ils peuvent également être composés de cristaux de glace en suspension (neige, grésil, grêle…) selon la température de l’atmosphère.
Ces différentes particules sont en mouvement permanent au sein du nuage et peuvent changer d’état régulièrement. Une gouttelette d’eau peut geler et devenir un cristal de glace puis fondre à nouveau.
Un nuage est une vraie machine où les courants ascendants croisent les courants descendants en permanence. Pour vous donner une idée de ce que comporte un nuage : Un simple cumulus de 1 km3 (Un cube de 1 km de côtés) a une masse de plusieurs milliers de tonnes ! Réparties en moyenne en 500 tonnes d’eau liquide (ou de glace), 10 000 tonnes de vapeur d’eau (eau à l’état de vapeur) et le reste d’air sec. Un cumulonimbus peut peser de 50 000 à 300 000 tonnes d’eau, jusqu’à 800 000 tonnes pour les plus gros nuages !
Enfin, l’aspect d’un nuage dépend notamment de la nature, de la taille et de la répartition des particules dans le nuage. Un autre critère essentiel concerne les propriétés optiques du nuage, en effet, la lumière est renvoyée de différentes façons selon les particules présentes au sein du nuage. Ce qui fait qu’un nuage peut nous apparaître blanc, gris ou parfois très sombre.
Types de nuages et temps associés
Lorsque l’on jette un coup d’œil au ciel, on peut apercevoir de nombreux nuages de formes/structures différentes, situés plus ou moins proche de nous. La plupart des nuages annoncent un type de temps météo à venir, notamment à l’avant d’une perturbation. D’autres nuages sont plutôt observables après le passage d’une perturbation et enfin certains sont inoffensifs et peuvent apparaitre n’importe quand et n’importe où. Faisons le tri dans tout ça.
En météorologie, on classe les nuages en fonction de l’altitude de leur base.
- On retrouve dans la première couche (du sol à 2km d’altitude) les nuages « bas » de types stratus et stratocumulus.
- Si l’on monte en altitude, on se trouve dans la deuxième couche (de 2km à 5/6km en moyenne). Dans cette couche se trouvent les altostratus et les altocumulus.
- Enfin, au-delà de 5 à 6km, on retrouve les cirrus, les cirrocumulus et les cirrostratus.
- Il existe également les nuages à développement vertical : Les cumulus et les cumulonimbus, leur base est située dans la première couche mais ils peuvent s’élever et se retrouver dans les couches supérieures.
ÉTAGE INFÉRIEUR :
- Les stratus : Ces nuages bas sans structure indiquent en général des conditions météo plutôt calmes ou alors légères et courtes précipitations.
- Les stratocumulus : Ces nuages ne produisent généralement aucune précipitation ou très anecdotiques (comme pour le stratus). Ces nuages se forment généralement à l’avant d’une instabilité.
ÉTAGE MOYEN :
- Les altostratus : Ces nuages de plus haute altitude donnent souvent de la neige en hiver et de la pluie en été. Il produit également des virgas (pluies n’atteignant pas le sol) en été. Ils annoncent l’arrivée de précipitations dans les heures qui suivent.
- Les altocumulus : Ces nuages blancs d’aspect floconneux ne produisent aucune précipitation.
ÉTAGE SUPÉRIEUR :
- Les cirrus : Ces fines plumes blanches que vous pouvez observer ternissent l’éclat du soleil, ils ont une forme filamenteuse et un aspect fibreux. Ils peuvent produire des précipitations mais ces dernières n’atteignent presque jamais le sol. Ils précèdent souvent une perturbation.
- Les cirrocumulus : Ce sont quant à eux des nuages qui ne produisent pas de précipitations. Ce sont des nuages de beau temps.
- Les cirrostratus : Ces nuages en couche ressemblant à un fin voile blanc indiquent l’arrivée d’un front chaud (accompagné de précipitations dans les 1 à 2 jours prochains. Sous certaines conditions, ces nuages produisent un cercle lumineux autour du soleil (un halo).
NUAGES À DÉVELOPPEMENT VERTICAL :
- Les cumulus : Ces espèces de cotons qui se baladent dans notre ciel lors d’une journée de beau temps sont généralement inoffensifs. Ils ne précipitent pas ou très peu.
- Les cumulonimbus : Ce sont les nuages les plus étendus verticalement, ils sont issus du développement des cumulus. Ils sont associés à un temps orageux et génèrent de fortes précipitations sous forme de pluie ou de grêle.
Enfin, sachez que les nuages ont un impact sur le temps sensible, c’est-à-dire le temps au jour le jour, mais également sur le climat, c’est-à-dire sur plusieurs dizaines d’années. Certains nuages (les nuages bas) renvoient fortement les rayons du soleil vers l’espace et laissent passer la chaleur émanant du sol (les infrarouges), ils contribuent donc à refroidir le climat. A l’inverse, les nuages hauts ont un effet de serre et contribue grandement au réchauffement de notre planète.
Textes : Joris ROYET