Répartition des nuages dans la troposphère Les nuages sont répartis sur 3 niveaux de la troposphère Sur l'étage inferieur, situé entre 0 et 2000 mètres, ont y retrouve: - Le Statocumulus - Le Stratus - Le Cumulus - Le Cumulonimbus Sur l'étage moyen, situé entre 2000 et 7000 mètres, se trouve: - L'Altocumulus - L'Altostratus - Le Nimbostratus Et enfin sur l'étage superieur, situé entre 5000 et 15000 mètres on y trouve: - Le Cirrus - Le Cirrocumulus - Le Cirrostratus A noter que le Nimbostratus, le Cumulus ainsi que le cumulonimbus, peuvent se retrouver sur les différents niveaux. Il existe également plusieurs espèces ( Fibratus; Capillatus; Congestus etc...), variétés (Opacus; Undulatus; Duplicatus etc...), mais aussi différentes caractéristiques supplémentaires de nuages ( Incus; Mammatus; Pileus...), que nous n'étudirons pas pour le moment. On peut donc parler (pour donner un exemple) de : Cumulonimbus capillatus incus, ou bien de Cirrus Spissatus avec Virga etc... 1
Les différents types de nuages Page 1 - Page 2 Le Statocumulus (Sc) Nuage gris voire assez sombre, étalé mais peu épais, il peu laisser apparaître le soleil de temps en temps. Il est essentiellement constitué de gouttelettes d'eau. 2
Le Stratus (St) Nuage à base assez uniforme et assez basse, qui donne souvent du brouillard ainsi que de la bruine Le Cumulus (Cu) Nuage a la base plus ou moins plate, mais a développement vertical, ce qui évoque souvent des choux fleurs voire des tours. Ses contours sont net. 3
Le Cumulonimbus (Cb) C'est le plus gros des nuages. C'est un nuage orageux à forte extension verticale générateur de phénomènes orageux dont la foudre, dans lequel de forts courants verticaux provoquent d importantes turbulences. Il prend naissance généralement au niveau inferieur ou moyen, et son sommet se situe au niveau superieur. Il est souvent caractérisé par une forme en enclume et une base sombre, ce qui annonce souvent du trés mauvais temps. Le Nimbostratus (Sc) Nuage gris sombre, avec une couche nuageuse assez épaisse et pouvant atteindre les 4500 mètres. 4
Le Cirrus (Ci) Nuage de l'étage superieur, situé entre 6000 et 12000 mètres. Les cirrus ressemblent à de longs filements blancs, et sont composées de cristaux de glace. Le soleil les traverse sans problèmes. Ils prennent une couleur rosée voire rougeâtre au couché du soleil. Cirrocumulus (Cc) Ce nuage est trés élévé et est constitué de cristaux de glace et parfois d'eau surfondue. Il ressemble a de petites balles ou à des fleurs de coton disposées en banc. 5
Le Cirrostratus (Cs) Ce nuage est de même nature que le cirus. Il est fibreux et transparent. Il ressemble a un voile laiteux, et crer parfois un halo autour de la lune ou du soleil. Altocumulus (Ac) Situé entre 2000 et 6000 mètres, il est constitué de nappes de nuages blancs ou gris, ainsi que de gouttelettes d'eau et parfois de cristaux de glace. Il est souvent annonciateur d'orages. En résumé : 6
En regardant les nuages on peut constater que si le nuage est : Un cirrus (très haut dans le ciel et effiloché), temps chaud en prévision; Un cirrocumulus (ruban de nuages en travers du ciel), la pluie viendra bientôt; Un altocumulus (nuage blanc en petite boule dans le ciel), il peut pleuvoir demain; Un nuage d'orage (plus large au sommet qu'à la base), tonnerre et averse en prévision Un cumulus en hauteur, averse très bientôt; Un cumulus aplati, journée chaude et ensoleillée; Un nimbostratus (nuage gris couvrant tout le ciel), bruine et pluie ne tarderont certainement pas. Un brouillard (le nuage est très près du sol). 7
Conditions de formation d'un orage Où se forment les orages? Les orages peuvent se former quasiment n'importe où. Cependant, ils seront beaucoup moins nombreux au nord de l'angleterre que près de l'équateur. Ils sont inexistants dans les régions polaires ou subpolaires. Il y a donc un affaiblissement de la force des orages en s'éloignant de l'équateur. Ceci est expliqué par deux raisons principales qui sont : la chaleur et l'humidité. En effet il fera beaucoup plus chaud près de l'équateur que vers la Norvège. L'humidité n'étant pas la même non plus. Plus il fera chaud et humide, et plus les tours cumuliformes des cumulonimbus pourront se développer verticalement et latéralement, donc plus l'orage sera violent. Conditions de formation d'un orage Pour qu'il y ait orage, il faut qu'il y ait un mouvement vertical rapide de l'air instable et humide vers le haut. Une masse d'air humide s'élève rapidement, en s'élevant l'air se refroidit et se condense. Cette condensation provoque un dégagement de chaleur latente, ainsi l'air saturé devient plus chaud que l'air ambiant et continue donc de s'élever naturellement, on parle de cellule convective qui donne forme à des cumulus ou des cumulonimbus. De violents courants d'air verticaux entraînent l'humidité, les fragments de glace, les grêlons et les gouttelettes d'eau à l'intérieur du nuage. 8
Ces frottements créent une séparation des charges électriques. Les particules les plus fines, chargées d'électricité positive, se dirigent vers le sommet. Les plus lourdes chargées d'électricité négative vont vers la base. À cause des mouvements verticaux très violents et puissants, il y a déséquilibre entre les charges électriques à l'intérieur du nuage ainsi qu'à l'extérieur, entre la base négative du nuage et le sol positif. Quand les charges accumulées deviennent trop importantes, et surtout lorsqu'il y a opposition directe entre ces charges, il y a décharge électrique (éclair) et un orage éclate. Source de l'image: http://http://www.meteo.fr Vidéo explicative: Les orages se forment aussi à l'intérieur des dépressions, à l'arrière du front chaud mais à l'avant du front froid. Là où passe le front froid, l'air chaud et humide est soulevé ce qui provoque la formation de nuages. Si la montée de l'air est suffisamment rapide, des lignes d'orages composées de cumulonimbus se forment, de la pluie pouvant être forte par moment est alors a prévoir. Durée de vie d'un orage Les orages ont une durée de vie assez faible. Ils durent de 5 minutes à 30 minutes en général. Leur vitesse de déplacement se situe entre 30 et 60 km/h La mort d'un orage survient lorsque son carburant vital s'épuise ou ne peut alimenter le nuage. Ceci survient lorsque, d'une part, la pluie qui tombe du nuage vient à ralentir ou renverser le mouvement ascendant de l'air. D'autre part, l'air étant refroidi au contact avec la pluie qui tombe, ceci limite l'apport d'énergie au nuage. 9
A savoir: Pour qu'un orage se forme, il lui faut de l'humidité et de la chaleur. Ils peuvent se former : A l occasion d un changement de masse d air, ce sont les orages frontaux qui se rencontrent en toutes saisons. Dans une même masse d'air, se sont les orages non frontaux. A l'occasion de l'arrivée d air très froid en altitude. Se sont les orages post-frontaux que nous rencontrons plus souvent en automne et au printemps; et les pré-frontaux que nous connaissons durant les périodes les plus chaude. Dans la catégorie des pré et post-frontaux, il y a les orages monocellulaires ( qui éclatent en général prés des reliefs), et les orages supercellulaires (une seule cellule géantes. Ce sont les plus violents). 10
Les éclairs Définition Les éclairs sont des violentes étincelles qui jaillissent entre les zones de charges opposées, soit à l intérieur du nuage, soit entre celui-ci et le sol. Les cumulonimbus se forment donc dans de l'air instable, de violents courants verticaux de prés de 100 km/h entraînent l'air chaud et humide en altitude, l'air en s'élevant se refroidit et se condense en des fragments de glace, des grêlons et des gouttelettes de pluie. Du fait de leur masse les particules les plus fines montent plus haut vers le sommet du nuage, le frottement entre ces particules et les plus grosses restant à la base du nuage crée une séparation des charges électriques, les particules les plus légères se chargent positivement et celle restant à la base du nuage négativement. Du fait des mouvements verticaux violents, un déséquilibre entre les charges au sein du nuage se crée. Il en est de même entre le sol et la base du nuage. La foudre s'amorce par une toute petite étincelle à 8 Km à l'intérieur du nuage. Des électrons jaillissent et parcourent une centaine de mètres puis s'arrête et se rapprochent pendant quelques millionièmes de secondes, ensuite les électrons s'éloignent et se rapprochent à nouveau et recommencent plusieurs fois. Ce canal ionisé se divise en plusieurs branches, on appel ce phénomène le précurseur. Il précède l'arrivée de l'éclair. En se rapprochant du sol, l'activité électrique qu'il développe exerce une forte attraction sur le champ électrique du sol. L'arrivée du précurseur à une dizaine ou une centaine de mètres de la surface provoque une concentration d'électricité négative, par contre coup le sol se charge d 'électricité positive. Certains objets sur le sol réagissent en envoyant de petites étincelles de plasma lumineuse en direction du précurseur. Ces étincelles essayent de se connecter au précurseur. L'étincelle qui atteint son but déclenche l'éclair, une décharge de 10000 Ampères. Quand cette connexion est établie, les électrons sont attirés vers le sol sous forme d'un éclair aveuglant. Les électrons les plus près du sol sont attirés les premiers et ainsi de suite jusqu'à la charge du nuage lui-même. L'éclair s'élève du sol vers le nuage. Lorsque la foudre frappe le sol, l'électricité se disperse dans toutes les directions et parcourt plusieurs centaines de mètres dans le sol. 11
Différents types d'éclairs Fulminants Ils sont en sillons qui ne sont ni rectilignes ni en zigzag, mais courbés avec des arrondis graduels. Ramifiés Ils sont en sillons qui ne sont ni rectilignes ni en zigzag, mais courbés avec des arrondis graduels. 12
Sinueux Ils ont de nombreux traits et segments assez apparents. Foudre globulaire (boule) Elle se présente sous la forme d'une sphère lumineuse qui apparaît lors d'un orage, d'un diamètre compris entre cinq et trente centimètres. 13
Les + : Un éclair peut parcourir une distance de 25 à 50 km, avoir une épaisseur de 3 cm, une température de 30 000 c. Il peut atteindre la vitesse de 40 000 km/s, et un voltage de 100 millions de volts. Un éclair rouge indique de la pluie dans l'air. Un éclair bleu la présence de grêle. Un éclair jaune est un signe d'une quantité importante de poussière dans l'atmosphère. Un éclair blanc est signe d'un air très sec. Le tonnerre Définition Le tonnerre est le son qui suit l'apparition d'un éclair. Le passage du courant cause une brutale élévation de la température de l'air pouvant atteindre 25 000 voire 30 000 C, ce qui a pour effet de faire monter la pression interne dans le canal de l'éclair. La pression à l'intérieur du canal étant considérablement plus élevée que la pression extérieure, une violente dilatation entraîne l'explosion de celui-ci qui se propage sous la forme d'une onde de choc, puis d'une vibration acoustique, dont l'intensité sonore sera proportionelle à l'amplitude du courant et inversement proportionelle à la distance de l'éclair. Lorsque l'éclair est droit et court, les ondes produites s'entendent comme un seul coup de tonnerre. Lorsqu'il est long et présente des fourches, on entend une succession de coups et de grondements. Etant donné que la vitesse de la lumière de l'éclair se déplace à environ 300 000 km/s, et que le son se déplace à 337 m/s, c'est pour cela que l'on entend le tonnerre un moment aprés avoir vu l'éclair. 14