Les nuages

L'observation du ciel depuis la Terre est soumise à une multitude de facteurs. Mais le principal est relatif à la visibilité du lieu d'où l'on observe, cette visibilité est tributaire de la pollution lumineuse mais également et surtout de facteurs météorologiques qui peuvent l'impacter très sensiblement. L'un des principaux est la visibilité et en premier lieu la présence de masses nuageuses. Il est intéressant de mieux connaître ces "empêcheurs d'observer" dont l'apparition m'a bien souvent contraint à replier mon matériel d'observation, non sans une certaine contrariété et, tout en vociférant des "noms d'oiseaux", je me reprochait de n'avoir pas assez tenu compte des prévisions météorologiques. Il en va souvent ainsi pour les passionnés qui finissent par imaginer que même les éléments doivent se plier à leur desiderata. Restons donc les pieds sur terre !

Marie-France Balestat, astronome amateur, possède également en tant que pilote d'avions une expérience certaine des phénomènes météorologiques. C'est en effectuant avec elle des missions sur le coronographe du Pic du Midi que j'ai découvert la diversité des nuages. Ils ne sont pourtant que de simples gouttelettes d'eau ou cristaux de glace en suspension dans l'air. Leur formation, leur évolution et leur genre sont cependant d'une incroyable richesse.

Moins scientifique est aussi l'attrait de ces derniers qui présentent parfois de véritables tableaux vivants et flamboyants pour le seul plaisir de nos yeux, comme le montre la photographie ci-dessous prise au lever du jour depuis le Pic du Midi de Bigorre (2877m) en octobre 2016.

1) Mécanisme de formation:

L'aspect du nuage dépend de la lumière qu'il reçoit, de la nature, de la dimension, du nombre et de la répartition des particules qui le constituent. Les gouttelettes d'eau d'un nuage proviennent de la condensation de la vapeur d'eau contenue dans l'air. La quantité maximale de vapeur (gaz invisible) est fonction de la température de l'air. Plus l'air est chaud, plus il peut contenir de vapeur. A chaque température correspond un seuil de saturation au-delà duquel il y a condensation et apparition de gouttelettes. La formation du nuage sera toujours due à un refroidissement de l'air. Les mécanismes de refroidissement les plus courants sont:

1. Soulèvement frontal: Dans une perturbation en mouvement, l'air chaud est soulevé à l'avant par la masse d'air froid antérieur (front chaud). L'air froid postérieur rejette l'air chaud en altitude (front froid). Le long des front se forment les nuages.
2.  Soulèvement orographique: Le relief oblige la masse d'air à s'élever sur sa face au vent. La masse d'air s'élevant, sa température s'abaisse et peut atteindre le seuil de saturation. Un nuage se forme alors sur le versant au vent et se dissipe sur le versant sous le vent.
3. Convection: Le réchauffement du sol se communique à l'air qui, dilaté donc plus léger, se met à monter et se refroidit par détente. Les nuages de convection apparaissent d'autant plus facilement qu'il y a de l'air froid en altitude (masse d'air instable). Les bases de tels nuages sont horizontales, leurs sommets évoluent en fonction de la température. Ils sont fréquents l'été sur terre , l'hiver sur mer.
4. Refroidissement par la base: Ce mécanisme conduit à la formation de nuages bas ou brouillard. Il est fréquent l'hiver à l'approche d'une masse d'air doux et humide venant de l'Atlantique. On l'observe l'été en mer lorsque de l'air relativement doux arrive sur des eaux froides.

2) Genre et altitude:

 

 

Cumulus humilis:

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. Pas de précipitation associées.

 

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 surfondue) de cristaux de glace ou de neige, il est à l'origine de chutes de pluie de neige ou de granules de glace.

 

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.

 

 

Cirrostratus:

Voile nuageux élevé, transparent et blanchâtre, couvrant partiellement ou totalement le ciel. Il est constitué de cristaux de glace et donne lieu généralement à des phénomènes de halo. Pas de précipitations associées.

 

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.

 

Cumulonimbus:

Nuages denses et puissants 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 nuages.

 

Stratocumulus:

Banc, nappe ou couches de nuages composés de "dalles" ou "galets". La plupart des éléments (soudés ou non) ont une largeur apparente supérieure à 5 degrés (soit environ la largeur de trois doigts, bras tendu). 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.

 

Altocumulus:

Banc, nappe ou couche de nuages blancs ou gris composés d'éléments réguliers ayant une largeur apparente comprise entre 1° et 5° (5° c'est environ la largeur de trois doigts, bras tendu ). Ils sont constitués de gouttellettes d'eau parfois accompagnées de cristaux de glace.

 

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.

 

Cumulus congestus :

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.

 

Formations de Kelvin Helmotz:

Phénomène météorologique éphémère et assez rare, qui forme des vagues de nuages très impressionnantes. Ces nuages se forment lorsque deux couches d’airs superposées ont des densités différentes (air chaud /air froid), qui se déplacent à des vitesses différentes en fonction de la force du vent. Lorsque la couche d’air supérieure (air chaud) se déplace plus rapidement, des ondes peuvent se former suite à la condensation, ce qui donne des nuages en forme de vague.

 

Cirrocumulus:

Banc, nappe ou couche mince de nuages élevés dont la plupart des éléments ont une largeur apparente inférieure à 1° (largeur approximative du petit doigt , bras tendu).D'aspect ondulé ou "moutonnés", ils sont constitués de cristaux de glace et parfois d'eau fortement surfondue (eau liquide à température négative). Pas de précipitations associées.

 

Sources:

• Schémas et textes des paragraphes 1 et 2:  © Météo-France.
• Photographies des différents types de nuages: © Marie-France Balestat.