MODULE METEO #2 Nuages & météores

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1 CLUB AERONAUTIQUE DU BUGEY BREVET D INITIATION AERONAUTIQUE SUPPORT DE COURS MODULE METEO #2 Nuages & météores P. LE ROULLEY Version 1 Janvier 2012

2 SOMMAIRE 1 COUPE DE L ATMOSPHERE QU EST-CE QU UN NUAGE...4 ASPECT DES NUAGES CONDENSATION DIAGRAMME PSYCHROMETRIQUE...5 CONDENSATION D UNE MASSE D AIR CONDENSATION PAR ENRICHISSEMENT EN VAPEUR D EAU CONDENSATION PAR REFROISISSEMENT DE LA MASSE D AIR AIR STABLE ET AIR INSTABLE LES NOYAUX DE CONDENSATION LE CYCLE DE L EAU CLASSIFICATION DES NUAGES TABLEAU DES ABBREVIATIONS ET DES SYMBOLES DES NUAGES ALTITUDE DES NUAGES REPARTITION DES NUAGES DANS LES DIVERS ETAGES ALTITUDE ET EPAISSEUR DES NUAGES EN FRANCE CARACTERISTIQUES DES NUAGES PHOTOS DE NUAGES LES METEORES LES PRECIPITATIONS LE BROUILLARD DIFFERENCE ENTRE BRUME ET BROUILLARD CONDITI0NS NECESSAIRES A SA FORMATION DIFFERENTS TYPES DE BROUILLARD...30 Module Météo BIA #2 Page 2

3 1 COUPE DE L ATMOSPHERE Module Météo BIA #2 Page 3

4 2 QU EST-CE QU UN NUAGE Ensemble de minuscules gouttelettes d eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l air. Elles sont animées d un mouvement de chute très lent dû à leur faible masse volumique et à la résistance de l air Le moindre courant ascendant suffit pour les maintenir en équilibre, voire les soulever : c est pourquoi les nuages semblent «flotter» dans l atmosphère. 3 ASPECT DES NUAGES Il dépend de : La lumière qu il reçoit Nature, dimension, nombre et répartition des particules qui le constituent. Le nuage vit : ces particules s évaporent, se subliment, précipitent ou se reforment sans cesse, aussi ne doit-on pas considérer les nuages comme des blocs indéformables mais comme des systèmes en évolution constante. 4 CONDENSATION Les gouttelettes d eau qui forment les nuages résultent de la condensation de la vapeur d eau contenu dans l air. A l état de vapeur, l eau est invisible La quantité d eau contenue dans l air dépend de sa température. + la température est élevée, + il peut contenir de vapeur Pour chaque température de l air correspond donc un certain «seuil de saturation» au-delà duquel cette vapeur passe à l état liquide : c est le processus de condensation. Module Météo BIA #2 Page 4

5 5 DIAGRAMME PSYCHROMETRIQUE Ce diagramme permet de mettre en évidence la relation entre la température, la quantité de vapeur d eau maximale par unité de volume d air, l humidité relative 6 CONDENSATION D UNE MASSE D AIR Compte tenu de ce qui précède, la condensation d une masse d air provient toujours : Soit d un enrichissement en vapeur d eau (dépassement du seuil de saturation) Soit d un refroidissement (abissement du seuil de saturation) Module Météo BIA #2 Page 5

6 7 CONDENSATION PAR ENRICHISSEMENT EN VAPEUR D EAU Sous nos latitudes, ce phénomène n a que peu d ampleur et donne lieu à la formation de brouillard ou de nuages à faible extension comme les stratus. En hiver lorsque l air très froid se déplace sur une étendue d eau plus chaude. Les fumées qui s échappent d un sol chaud après une averse ont la même origine. 8 CONDENSATION PAR REFROISISSEMENT DE LA MASSE D AIR Contact avec un sol plus froid Le rayonnement Le refroidissement par mélange Le refroidissement par détente Dans l atmosphère, la condensation de la vapeur d eau résulte le plus souvent de l action simultanée des processus précités. Cependant, le refroidissement par détente est de lion le plus important car il est à l origine des grandes formations nuageuses, notamment celles associées aux fronts (soulèvement en masse). Module Météo BIA #2 Page 6

7 9 AIR STABLE ET AIR INSTABLE On dit qu une particule d air est stable lorsqu elle tend à revenir à son niveau initial après avoir été déplacée de ce niveau par une cause perturbatrice très faible. On dit qu une particule est instable si elle tend à s éloigner de plus en plus de son niveau initial après en avoir été écartée par une cause perturbatrice très faible. Les conditions voisines de l instabilité favorisent les mouvements verticaux ascendant et descendant internes. Au sein d une masse d air homogène, lorsque l instabilité existe, elle donne lieu à des courants verticaux d autant plus rapides que le gradient thermique vertical est fort. L instabilité peut exister sans qu il se forme de nuages si l air est très sec ; dans tous les cas, les hauteurs de la base des nuages est donnée par le niveau de condensation de l air dans les basses couches. Elle peut se manifester par : Le déclenchement de mouvements convectifs inorganisés, assez localisés, dus au relief même faible ou de la diversité de nature de la surface terrestre, Le déclenchement de mouvements verticaux dus au refroidissement de la partie supérieure d une couche d air humide ; Le déclenchement de mouvements verticaux rapides et localisés, à la suite d un déplacement vertical de l ensemble de ka couche considérée. Module Météo BIA #2 Page 7

8 10 LES NOYAUX DE CONDENSATION Même si toutes les conditions citées précédemment en ce qui concerne la formation des nuages sont réalisées (air saturé, turbulence) la condensation ne pourra se produire sans la présence dans l atmosphère de minuscules particules jouant le rôle de «support solide» à cette condensation. Ils peuvent être constitués : De cristaux de sel marin provenant des embruns, De très petites particules minérales d origine volcanique, De poussière ou de sable arrachés à la terre par les vents, De très petites particules organiques provenant des combustions domestiques ou industrielles (pollution) De particules électriques (ions) 11 LE CYCLE DE L EAU Module Météo BIA #2 Page 8

9 12 CLASSIFICATION DES NUAGES Définir une classification internationale des nuages ne fut pas une chose facile, les physiciens se heurtèrent à de nombreux problèmes posés, notamment par leur diversité d aspect, leur mobilité et leur évolution quasi permanente. La classification actuelle date de C est une classification en genre, espèce et variété correspondant respectivement à leurs formes, structures internes et particularités. 13 TABLEAU DES ABBREVIATIONS ET DES SYMBOLES DES NUAGES Module Météo BIA #2 Page 9

10 14 ALTITUDE DES NUAGES 15 REPARTITION DES NUAGES DANS LES DIVERS ETAGES Module Météo BIA #2 Page 10

11 16 ALTITUDE ET EPAISSEUR DES NUAGES EN FRANCE, D APRES LES OBSERVATIONS DES PILOTES Module Météo BIA #2 Page 11

12 17 CARACTERISTIQUES DES NUAGES Module Météo BIA #2 Page 12

13 Module Météo BIA #2 Page 13

14 Module Météo BIA #2 Page 14

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22 18 PHOTOS DE NUAGES Ci Cc Module Météo BIA #2 Page 22

23 Cs Ac Module Météo BIA #2 Page 23

24 As Cu Module Météo BIA #2 Page 24

25 Ns St Module Météo BIA #2 Page 25

26 Cb Cb Module Météo BIA #2 Page 26

27 19 LES METEORES Un météore est un phénomène observé dans l atmosphère ou à la surface du globe. Il peut consister en une suspension, une précipitation ou un dépôt de particules liquides ou solides, aqueuses ou non. Il peut également consister en une manifestation de nature optique ou électrique. 20 LES PRECIPITATIONS BRUINE : si le diamètre des gouttes est compris entre 0,1 et 0,5 mm, on donne aux précipitations le nom de bruine. PLUIE : si les gouttes ont un diamètre supérieur à 0,5 mm, on parle de pluie. Lorsque la température est inférieur à 0 C, ou voisine de cette valeur, les précipitations se présentent sous forme solide : NEIGE, GRESIL Phénomène de surfusion : L eau peut rester à l état liquide, bien que la température soit négative. L eau surfondue existe dans l atmosphère sous deux formes : Sous forme de précipitation : par contact avec le sol, la pluie ou la bruine surfondue peut se congeler pour donner naissance à du verglas Sous forme de nuage ou de brouillard ; les gouttelettes d eau en surfusion se solidifient, principalement par effet de choc, sur des objets exposés au vent. C est le phénomène de givrage qui est beaucoup plus fréquent en altitude. Module Météo BIA #2 Page 27

28 LA GRELE Module Météo BIA #2 Page 28

29 21 LE BROUILLARD Le brouillard est dû à la présence dans la couche atmosphérique en contact avec le sol, de fines gouttelettes d eau analogues à celles qui constituent les nuages. IL s agît donc en quelque sorte d un «nuage touchant le sol». La concentration des ces gouttelettes est parfois telle que la visibilité horizontale s en trouve réduite à quelques mètres seulement DIFFERENCE ENTRE BRUME ET BROUILLARD Visibilité < mètres BROUILLARD mètres Visibilité < mètres BRUME ATTEN TION : en météorologie, il s agît d une visibilité horizontale, alors qu en aéronautique, en régime VFR (vol à vue), c est la visibilité oblique qui nous intéresse, puisque nous volons au-dessus du sol que nous devons garder en vue. Ces deux visibilités sont parfois, dans certaines conditions, très différentes CONDITI0NS NECESSAIRES A SA FORMATION Dans tous les cas, la formation du brouillard est liée à la condensation d une certaine quantité de vapeur d eau, soit par un REFROIDISSEMENT de l air, soit par un APPORT D HUMIDITE (ou les 2 simultanément). Autre conditions nécessaire : la présence au sein de la masse d air d une TURBULENCE SUFFISANTE, autrement dit le vent soit être ni trop fort ni trop faible. Sinon condensation sur le sol : rosée ou gelée blanche selon la température. Module Météo BIA #2 Page 29

30 21.3 DIFFERENTS TYPES DE BROUILLARD Bibliographie / références Une partie des textes, les illustrations et les photos apparaissant dans ce document sont extraites de l ouvrage suivant : «La Météo de A à Z» Editeur : Association des Amis de l Aigoual VILLERAUGUE Module Météo BIA #2 Page 30