Il est toujours recommandable de bien connaître et de reconnaître les types de nuages et de les associer aux conditions météorologiques, avant de planifier une activité en plein air, comme l’alpinisme ou le ski. Les nuages, ces formations atmosphériques fascinantes, font partie intégrante de notre environnement quotidien. Comprendre leur formation et leurs différentes classifications permet non seulement de prédire le temps à venir, mais aussi d'apprécier la complexité des phénomènes météorologiques qui nous entourent. Formés de gouttelettes d'eau ou de cristaux de glace condensés en suspension dans l'air, les nuages sont classés en fonction de leur altitude et de leur apparence.
Formation des nuages
Les nuages sont formés par une quantité variable de vapeur d’eau saturée en raison d’un apport d’humidité et d’un refroidissement de l’air. La formation d’un nuage découle de la condensation de la vapeur d’eau contenue dans une masse d’air se refroidissant. De l’état gazeux invisible, la vapeur d’eau passe alors à l’état solide ou liquide visible. La présence d’aérosols favorise ce changement d’état. Ils jouent le rôle de noyaux de condensation (ou de congélation) sur lesquels la vapeur d’eau se dépose pour former des gouttelettes (ou des cristaux de glace).
Plus précisément, plusieurs mécanismes peuvent être à l'origine de la formation des nuages :
- Convergence des vents : Un apport d’humidité et un refroidissement des masses d’air sont dus à la convergence des vents.
- Convection : La convection est un processus thermodynamique produisant des nuages très étendus verticalement et de faible surface horizontale. Au contact d’une surface réchauffée par le soleil, une masse d’air se réchauffe à son tour et se charge en vapeur d’eau. En effet, plus l’air est chaud, plus il contient de vapeur d’eau et plus il perd en densité. Le principe de la convection atmosphérique produit des nuages présentant une forte extension verticale.
- Soulèvement orographique : Le soulèvement orographique génère également des nuages. À l’approche d’un relief, une masse d’air poussée par le vent prend progressivement de l’altitude en remontant la pente.
- Rencontre frontale : Le mouvement ascendant peut également provenir de la rencontre frontale de deux masses d’air de températures différentes.
- Refroidissement au contact d’une surface plus froide : Le dernier mécanisme favorisant la création des nuages est le refroidissement au contact d’une surface plus froide. Inversement aux processus précédents, les nuages se dissipent lorsque la masse d’air se réchauffe. On assiste alors à l’évaporation des gouttelettes et cristaux de glace.
Classification des nuages
Les scientifiques se penchent réellement sur l’étude des nuages à partir du XIXe siècle. La première classification date ainsi de 1802 avec l’Annuaire météorologique pour l’an X de la République française du naturaliste français Jean-Baptiste de Lamarck. L’année suivante, Luke Howard, pharmacien anglais passionné de météorologie, publie On the modifications of clouds. Le véritable tournant est la publication de l’Atlas international des nuages en 1896 par trois météorologues : le Suédois Hildebrand Hildebrandsson, le Suisse Riggenbach et le Français Teisserenc de Bort. Cet ouvrage enrichit les recherches d’Howard et propose la classification qui fait toujours autorité.
Les nuages sont classés en quatre groupes principaux en fonction de leur altitude :
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- Nuages de l'étage supérieur : Compris entre 5 000 et 13 000 mètres de hauteur, leur nom commence par le préfixe "cirro".
- Nuages de l'étage moyen : Situés entre 2 000 et 5 000 mètres, leur nom commence par "alto".
- Nuages de l'étage inférieur : Dont l'altitude ne dépasse pas 2 000 mètres, leur nom contient "strato" ou "stratus".
- Nuages à extension verticale : Occupent plusieurs étages.
1. Nuages de l'étage supérieur (5 000 - 13 000 mètres)
Ces nuages sont composés principalement de cristaux de glace en raison des basses températures à ces altitudes.
- Cirrus (Ci) : Ce sont des nuages isolés, filamenteux et blancs. Ils sont formés par des cristaux de glace qui se forment à une température inférieure à -40 ° C. Minces, blancs et essentiellement transparents, ses filaments lui valent le surnom de cheveux d’ange. Les éléments isolés peuvent également former des bancs nuageux. Ils sont facilement reconnaissables car ils ont un aspect fibreux et soyeux, qui fait penser à des cheveux, d’où leur nom. Ces nuages indiquent généralement un changement de temps. Ils se présentent comme des nuages séparés, en forme de filaments blancs et délicats ou de bancs ou de bandes étroites, blancs ou en majeur partie blancs. Le cirrus est un nuage élevé provenant du soulèvement frontal d’une vaste masse d’air chaud. Il annonce généralement une dégradation des conditions météorologiques.
- Cirrocumulus (Cc) : Regroupement de cirrus. Ils donnent une « forme de grain » au ciel. Ces nuages présentent, dans une partie au moins de leur région supérieure, des protubérances cumuliformes en forme de petites tours, ce qui donne généralement à ces nuages un aspect crénelé. Ces petites tours, dont certaines sont plus hautes que larges, reposent sur une base commune et paraissent disposées en lignes. Le caractère castellanus est particulièrement apparent lorsque les nuages sont observés de profil. Le cirrocumulus est un nuage élevé qui, à l’image du cirrus, se forme lors de la rencontre frontale de deux masses d’air de températures différentes. Il trahit donc une instabilité et nous informe de l’arrivée d’un front froid. Cette couche nuageuse très mince comprend de très petits composants agencés plus ou moins régulièrement. Il s’agit de cristaux de glace et de gouttelettes d’eau surfondues (forme liquide à une température négative).
- Cirrostratus (Cs) : Ils forment dans le ciel un voile blanchâtre qui peut le recouvrir partiellement ou totalement. Ils peuvent provoquer des phénomènes de halo solaire et lunaire. Nuages séparés ou voile nuageux mince, composés de filaments sensiblement rectilignes ou incurvés plus ou moins irrégulièrement, et qui ne sont pas terminés par des crochets ou par des flocons. Provenant du soulèvement d’une masse d’air chaude et humide, le cirrostratus annonce l’arrivée prochaine d’une dépression sans donner de précipitations. Il forme un voile translucide et blanchâtre pouvant masquer le ciel. D’aspect filamenteux ou complètement lisse, il provoque souvent un phénomène de halo lumineux au niveau du soleil. Ils donnent souvent lieu au phénomène de halo.
2. Nuages de l'étage moyen (2 000 - 5 000 mètres)
Ces nuages sont composés de gouttelettes d'eau et de cristaux de glace.
- Altocumulus (Ac) : Ils forment un manteau composé de groupes de nuages blancs, en forme de nid d’abeille. Ils laissent voir le ciel. Positionnés en banc, ces nuages, peuvent être blancs, gris, ou bien les deux, et se composent de lamelles, de galets, ou encore de rouleaux. Ces nuages variant du gris au blanchâtre forment de larges masses arrondies, et apparaissent sous forme de galets et de rouleaux. Ils correspondent à un temps couvert, mais ne donnent pas lieu à des précipitations. Nuages qui présentent, dans une partie au moins de leur région supérieure, des protubérances cumuliformes en forme de petites tours, ce qui donne généralement à ces nuages un aspect crénelé. Ces petites tours, dont certaines sont plus hautes que larges, reposent sur une base commune et paraissent disposées en lignes. Le caractère castellanus est particulièrement apparent lorsque les nuages sont observés de profil. Disposé à une altitude moyenne, l’altocumulus donne un aspect ondulé ou pommelé au ciel. Les petits nuages blancs ou gris, en forme de lamelles, de cylindres ou de boules, se regroupent plus ou moins densément. Ils contiennent des gouttelettes d’eau voire des cristaux de glace à très basse température. L’altocumulus apparaît avant un orage ou un changement de temps.
- Altostratus (As) : Ils forment un voile gris uniforme avec des zones plus épaisses et des ombres propres. Nappe ou couche nuageuse grisâtre ou bleuâtre, d'aspect strié, fibreux ou uniforme, couvrant entièrement ou partiellement le ciel, et présentant parfois des parties suffisamment minces pour laisser voir le soleil au moins vaguement, comme au travers d'un verre dépoli. l'altostratus épais peut donner quelques gouttes. Disposé à une altitude moyenne, l’altocumulus donne un aspect ondulé ou pommelé au ciel. Les petits nuages blancs ou gris, en forme de lamelles, de cylindres ou de boules, se regroupent plus ou moins densément. Ils contiennent des gouttelettes d’eau voire des cristaux de glace à très basse température. L’altostratus est un nuage de moyenne altitude pouvant déborder sur l’étage supérieur de la troposphère. Il résulte du soulèvement d’une masse d’air à l’approche d’une perturbation. Composé de cristaux de glace et de gouttelettes d’eau, il forme une couche nuageuse grise et homogène, très étendue, mais peu dense et translucide.
3. Nuages de l'étage inférieur (jusqu'à 2 000 mètres)
Ces nuages sont principalement composés de gouttelettes d'eau.
- Stratus (St) : Ils forment une couche continue grisâtre. Nappe ou couche nuageuse grisâtre ou bleuâtre, d'aspect strié, fibreux ou uniforme, couvrant entièrement ou partiellement le ciel, et présentant parfois des parties suffisamment minces pour laisser voir le soleil au moins vaguement, comme au travers d'un verre dépoli. Ils sont souvent de couleur gris foncé et peuvent complètement masquer le soleil. Ils se forment quand les très basses couches de l'atmosphère sont particulièrement humides, et peuvent apparaître après un épisode pluvieux, quand le beau temps s’apprête à faire son retour. Couche nuageuse généralement grise, à base assez uniforme, pouvant donner lieu à de la bruine ou à 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 à de très basses températures. Nuages étalés en couche, ou en nappe horizontale de grande étendue. Le stratus apparaît à très basse altitude sous l’effet du refroidissement par la base d’une masse d’air. Sa texture présente un aspect grisâtre uniforme et faiblement translucide (la grisaille). Peu épais, il est composé de gouttelettes d’eau voire de petits cristaux de glace. De la brume ou du brouillard l’accompagne souvent.
- Stratocumulus (Sc) : Ils forment des couches inégales, avec des tons de gris et des zones blanchâtres. Généralement, on peut voir le ciel au travers. Positionnés en banc, ces nuages, peuvent être blancs, gris, ou bien les deux, et se composent de lamelles, de galets, ou encore de rouleaux. Ces nuages variant du gris au blanchâtre forment de larges masses arrondies, et apparaissent sous forme de galets et de rouleaux. Ils correspondent à un temps couvert, mais ne donnent pas lieu à des précipitations. Nuages en banc étendu, nappe ou couche, présentant des interstices bien marqués, mais parfois très petits, entre leurs éléments. Ces interstices permettent d'apercevoir le soleil, la lune, le bleu du ciel ou des nuages situés au-dessus. Ce terme s'applique aux Altocumulus et aux Stratocumulus. Le stratocumulus est un nuage bas composant des masses arrondies, grises et blanchâtres, alternant les parties sombres et plus claires. Il forme des alignements réguliers ou des vagues uniformes et lisses. Le stratocumulus provient de la convection atmosphérique. Cependant, son développement vertical est stoppé par une couche d’air stable. Il s’étale alors horizontalement sur de grandes surfaces. Ce type de nuage est essentiellement constitué de gouttes d’eau et de neige roulée (très petits fragments de glace arrondis).
4. Nuages à développement vertical
Ces nuages s'étendent sur plusieurs étages de l'atmosphère.
- Cumulus (Cu) : Ce sont des nuages isolés et denses, ils peuvent produire un léger développement vertical. Nuages séparés, généralement denses et à contours blancs bien délimités, se développant verticalement en forme de mamelons, de dômes ou de tours, dont la région supérieure bourgeonnante ressemble souvent à un choux-fleur. Les parties de ces nuages éclairées par le soleil sont, le plus souvent, d'un blanc éclatant ; leur base, relativement sombre, est sensiblement horizontale. Le cumulus présente une forme boursouflée facilement reconnaissable. Des bourgeonnements blancs et éclatants (chou-fleur ou mouton nuageux) surmontent sa base plane et sombre. Il s’étend verticalement depuis la basse altitude jusqu’à l’étage moyen de la troposphère. Il apparaît généralement après une perturbation et lorsque le soleil réchauffe à nouveau la surface terrestre. La convection atmosphérique crée alors un courant ascendant permettant à la vapeur d’eau de s’élever et de se condenser en altitude.
- Cumulonimbus (Cb) : Il s’agit d’énormes masses nuageuses de développement vertical. Ce sont des bases denses et très sombres. Son sommet peut atteindre la tropopause. Ce sont des nuages d’orage accompagnés de décharges électriques. La partie inférieure est généralement composée d’eau tandis que la partie supérieure contient des cristaux de glace. 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 visible ; cette partie s'étale en forme d'enclume ou de vaste panache. Le cumulonimbus ressemble à une montagne surmontée d’un gigantesque panache. Il présente la plus importante extension verticale (entre 5 et 12 km) et il peut s’étendre sur une surface de 5 à 15 km. Une forte convection atmosphérique - causée par le réchauffement rapide d’une masse d’air humide ou par la rencontre violente de deux masses d’air opposées - provoque son développement. Il est accompagné de turbulences et de phénomènes violents (orages, tornades, rafales, fortes averses).
- Nimbostratus (Ns) : Ce sont les nuages qui accompagnent les fronts. Ils forment une couche grise sombre et dense, de grande extension et de grande superficie. Couche nuageuse grise, souvent sombre, dont l'aspect est rendu flou par des chutes plus ou moins continues de pluie 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. La formation du nimbostratus découle également du soulèvement d’une masse d’air chaude et humide. Mais, contrairement aux altostratus, il présente une forte extension verticale sur plusieurs étages de la troposphère. Il produit un couvert nuageux gris, sombre et opaque, aux contours flous.
Variétés et particularités
Les nuages évoluent en permanence et ils peuvent revêtir une multitude d’aspects différents. Les météorologistes ont donc développé la classification afin de préciser ces variations. Ainsi, l’altocumulus lenticularis est une déclinaison du genre altocumulus présentant une forme lenticulaire caractéristique. Par exemple, le cirrus homogenitus est un nuage élevé du genre cirrus créé artificiellement par le passage d’un avion dans le ciel.
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Contrairement aux espèces, les variétés ne s'excluent pas (sauf pour les cas translucidus et opacus) et donc un nuage observé peut avoir plusieurs variétés. Les variétés intortus, vertebratus, undulatus, radiatus, lacunosus et duplicatus ont trait à l'agencement des éléments des nuages ; les variétés translucidus, perlucidus et opacus, ont trait au degré de transparence des nuages considérés dans leur ensemble.
- Intortus : Nuages dont les éléments sont disposés de telle manière que leur aspect suggère celui de vertèbres, de côtes ou d'un squelette de poisson.
- Vertebratus : Nuages en bancs, nappes ou couches présentant des ondulations. Celles-ci peuvent être observées dans une couche nuageuse assez uniforme ou dans des nuages composés d'éléments, soudés ou non. Parfois, un double système d'ondulations est apparent.
- Undulatus : Nuages présentant de larges bandes parallèles ou disposés en bandes parallèles qui, par suite de l'effet de perspective, paraissent converger vers un point de l'horizon ou, lorsque les bandes traversent entièrement le ciel, vers deux points opposés de l'horizon, appelés points de radiation.
- Radiatus : Nuages en bancs, nappes ou couches, généralement assez minces, caractérisés par la présence de trous limpides et arrondis, répartis plus ou moins régulièrement et dont beaucoup ont des bords effilochés. Les éléments nuageux et les trous limpides sont souvent disposés de telle manière que leur aspect suggère celui d'un filet ou d'un gâteau de miel.
- Lacunosus : Nuages en bancs, nappes ou couches superposés, situés à des niveaux peu différents et parfois partiellement soudés.
- Duplicatus : Nuages en banc étendu, nappe ou couche, dont la majeur partie est suffisamment translucide pour laisser apparaître la position du soleil ou de la lune. Ce terme s'applique aux Altocumulus, aux Altostratus, aux Stratocumulus et aux Stratus.
- Translucidus : Nuages en banc étendu, nappe ou couche, présentant des interstices bien marqués, mais parfois très petits, entre leurs éléments. Ces interstices permettent d'apercevoir le soleil, la lune, le bleu du ciel ou des nuages situés au-dessus. Ce terme s'applique aux Altocumulus et aux Stratocumulus.
- Perlucidus : Nuages en banc étendu, nappe ou couche, dont la majeure partie est suffisamment opaque pour masquer complètement le soleil ou la lune.
- Opacus : Protubérances pendantes à la base d'un nuage.
- Mamma : Traînées de précipitations n'atteignant pas le sol.
- Virga : Traînées de précipitations atteignant le sol.
- Praecipitatio :
Importance des nuages
Ce phénomène naturel se développe en circuit fermé entre la mer, le ciel et la terre. Sous l’effet du soleil, l’évaporation de l’eau présente à la surface terrestre provoque la formation de nuages. Ces derniers produisent des précipitations qui alimentent les nappes phréatiques souterraines puis les cours d’eau, les mers et les océans. D’autre part, les différents types de nuages aident à réguler la température ressentie à la surface de la Terre. Ils réfléchissent une partie du rayonnement solaire vers l’espace et ils constituent un écran protégeant notre planète des températures excessives. De plus, la couverture nuageuse permet de limiter les déperditions de chaleur. Les météorologistes ont ainsi mis en évidence l’impact direct des formations nuageuses sur la répartition des ressources hydriques et sur la régulation de la température à l’échelle de notre planète.
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