Les nuages 

Qu'est-ce qu'un nuage ?

Processus de formation des nuages

Pour que se forme un nuage, il faut :

- De la vapeur d'eau, matière première du nuage,
- Des noyaux de condensation.

La vapeur d'eau dans l'atmosphère est :

• En équilibre avec l'eau liquide ou surfondue; elle est dite SATURANTE,
• N'est pas en équilibre avec l'eau sous sa forme solide ou liquide; elle est dite SÈCHE (atmosphère non nuageuse).

À ces quantités de vapeur d'eau correspondent 100 % d'humidité aux températures considérées.

Exemples :

Soit un air à 30°C qui contient 14,8 g de vapeur d'eau :

• L'humidité (U) vaut 14,8 X 100 / 27,4 soit environ 54 %;
• Si la température décroît jusqu'à 20°C, les 14,8 g deviennent maxima et l'humidité U vaut alors 100 %; il y a saturation;
• Si la température continue de décroître pour atteindre 10°C, les 14,8 g disponibles se distribuent en 7,8 g pour saturer l'air à 10°C, et en 7 g se condensant et formant un nuage.

Si à 0°C, l'humidité U vaut 95 %, l'air contient alors 3,8 X 95 / 100 soit 3,6 g de vapeur d'eau. La cause principale de la formation d'un nuage est le refroidissement :

 

Refroidissement isobare

Il s'agit d'une transformation au cours de laquelle la pression dans les particules ne change pas. Le paramètre essentiel est le point de rosée td (température à laquelle l'eau se condense). Le refroidissement est un phénomène de basses couches. On distingue les refroidissements :

Par rayonnement

En l'absence de perturbation, les fluctuations de la température sont plus rapides et plus importantes que celles de la pression qui sont négligées, si bien que l'on assimile à des transformations isobares le réchauffement matinal et le refroidissement nocturne.

Le sol se refroidit par rayonnement (nuit) et l'air cède sa chaleur au sol par conduction (contact). Vu le processus classique (voir schéma ci-dessus), il y a formation de rosée ou de gelée blanche (gaz solide) ou givre (gaz liquide solide) lorsque la températures est négative. Il peut y avoir aussi formation de brume ou de brouillard de rayonnement et même St et Sc stables sous l'inversion de rayonnement.

Par advection

Air chaud circulant sur une surface froide. On dit aussi advection d'air chaud sur un sol froid. Il y a alors refroidissement par contact et inversion de température d'où formation de brouillard d'advection (le refroidissement se propage par turbulence) ou de St et Sc ayant une épaisseur plus importante (500 m).

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Refroidissement par détente adiabatique

Il s'agit d'une transformation au cours de laquelle les échanges de chaleur sont nuls (c'est souvent une bonne hypothèse à cause de la mauvaise conductibilité de l'air). Le paramètre essentiel est le point de condensation C.

Il s'agit essentiellement de détentes ou de compressions subies par les particules atmosphériques au cours de leurs mouvements verticaux. La compression provoque un réchauffement; la détente un refroidissement.

Ce mécanisme de détente adiabatique est à l'origine de la quasi formation des nuages.

Ce refroidissement adiabatique a son origine :

Par ascendance d'une masse d'air chaud sur une masse d'air froid
(soulèvement frontal).

Par ascendance forcée sur un relief montagneux
(on dit aussi ascendance orographique qui provoque en général des nuages isolés).

Par ascendance liée à la convection
(l'échauffement du sol provoque l'échauffement de l'air qui s'élève).

Par ascendance liée à la turbulence (agitation des particules),
il y a alors formation de Sc dits « turbulents ».

 

Apport de vapeur d'eau

 

Mélange

Le mélange de 2 masses d'air proches de la saturation engendre la formation de brouillard dit de mélange.

   

Mis à jour / révisé le 9-12-2008
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