Savez-vous vraiment ce qu'est un nuage ?

Ils nous surplombent, remplissent les nappes phréatiques ou font gronder le ciel. Les nuages sont nombreux, intenses et en perpétuel mouvement. Mais de quoi sont-ils composés et comment les reconnaître ?
Photographie de Santiago Borja / 2016 National Geographic Nature Photographer of the Year
Publication 7 oct. 2021, 16:52 CEST

Pour comprendre la formation d'un nuage, il faut savoir que l'air présent dans notre athmosphère contient de l’eau, sous forme de vapeur. La quantité d’eau contenue dans une masse d’air dépend de la température. Plus il fait chaud, plus la masse d’air pourra contenir d'eau. Le phénomène s'inverse lorsque les températures baissent.

Quand une masse d’air descend trop en température et ne peut plus accueillir d’eau, l’air est « saturé ». Les vapeurs d’eau en excès viennent se déposer sur des noyaux de condensation. La vapeur se transforme en petites gouttelettes très fines qui s’agglomèrent entre elles et sont réfléchies par une partie du soleil.

Finalement, ce processus forme un nuage, observable de la terre ferme, ou depuis l'espace, selon son altitude. Les gouttelettes qui le composent ne mesurent pas plus de 0,004 à 0,01 mm.

Lorsque les plus grosses d'entres elles ont capté les plus petites, elles deviennent suffisamment lourdes pour tomber du nuage vers le sol. Ce phénomène appelé coalescence permet aux gouttelettes de grandir rapidement et de former des précipitations.

Comme l’explique Jean Dessens, physicien, observateur à l’université de Toulouse et spécialiste des nuages, « Essentiellement, dans un nuage, il y a de l’eau ou des gouttelettes d’eau ou bien des cristaux de glace ou alors les deux à la fois ». En-dessous des températures positives, les vapeurs d’eau en excès viennent se déposer sur des noyaux de cristallisation. Bien que les températures soient très basses, l’eau prend une forme liquide, c'est ce que l'on appelle l’eau surfondue. Ces gouttelettes s’agglomèrent également entre elles pour former des cristaux de glace.

Selon le type de nuage, les précipitations sont différentes. Mais comment reconnaître un nuage, en mouvement permanent ?

Julie Guillem, autrice du livre Atlas des nuages sur la vulgarisation des différents types de nuages, le dit elle-même « Au début, moi-même, j’étais perdue, surtout quand j’ai dû dessiner deux types de brouillards différents ! C’est difficile de les reconnaître, […], moi, c’est en les dessinant que j’ai compris les différences. J’avais travaillé au fusain, qui est une matière très malléable. C’est poudreux, comme les nuages. Je devais vraiment représenter les textures, la forme, la transparence. Je pense qu’il faut vraiment s’exercer ». Pour ce faire, l’Organisation météorologique mondiale (OMM) répertorie au sein d’un Atlas des nuages, une classification bien précise de tous les nuages qui ponctuent le ciel.

« Lorsque vous voyez un nuage qui vous semble bizarre, vous pouvez le photographier et l’envoyer à l’OMM. Ce sont eux qui l’étudient et déterminent si oui, ou non, c’est un nouveau nuage » affirme Julie Guillem.

LES FAMILLES DE NUAGES

Bien que les nuages aient des caractéristiques variables, il existe de grandes catégories. D’abord, ils sont classés selon l'altitude à la base du nuage. Il existe les nuages bas, moyen et hauts. Puis ils sont classés selon leur forme. Selon Météo France, les nuages sont situés à des altitudes allant du niveau de la mer jusqu'à la troposphère.

Les nuages en hautes altitudes sont dotés du préfixe « cirro », les autres, d’altitudes moyennes, du préfixe « alto ».

Dans toutes les régions du monde, qu’elles soient tropicales, polaires ou tempérées, les nuages bas se situent de la surface du globe, c’est-à-dire au niveau du sol, jusqu’à 2 000 mètres d’altitude.

Ces nuages bas sont les cumulus, les stratocumulus et les stratus. Les cumulus étant « des nuages d’eau » rappelle Jean Dessens, tout comme les stratocumulus et les altocumulus. Ce sont les nuages les plus fréquents dans le ciel français. « Les cumulus, ce sont souvent les petits nuages que l’on dessine enfant » sourit Julie Guillem.

Les nuages moyens, sont les altocumulus et les altostratus et s’observent, en région tempérée, entre 2 000 et 7 000 mètres d’altitude.

Au niveau supérieur, ce sont les cirrus, cirrocumulus et cirrostratus qui composent le ciel. Toujours en région tempérée, ils se situent entre 5 000 et 13 000 mètres d’altitudes. Ils font tous les trois parties de « la famille des nuages de glace » explique Jean Dessens.

Trois nuages sont connus pour occuper les différentes altitudes, de par leur développement vertical. Il s’agit du cumulus, du nimbostratus et du cumulonimbus. Ce dernier étant le plus impressionnant et le plus gros des nuages. Doit-on en avoir peur ? C’est un nuage qualifié de « fascinant » par l’autrice Julie Guillem, mais dont il faut se méfier, puisqu’il annonce une tempête avec grêle, pluie ou orage. Ou bien les trois. « Le cumulonimbus, ça part d’un petit nuage innocent. C’est un nuage qui monte en tour. [...] C’est l’un des plus beaux ».

Le cumulonimbus est un cumulus qui s’est développé jusqu’à avoir de la glace sur sa partie supérieure, comme l’explique Jean Dessens. « Elle va retomber dans le nuage et se mélanger aux gouttes d’eau. Un nuage à -15°C, d’eau et de glace, ça fait de la grêle. Ce sont des nuages d’orage, par rares, selon le climat ». Une fois formé, le nuage peut atteindre le plafond des 15 kilomètres, « il s’étale, en forme d’enclume » explique Julie Guillem. C’est le nuage d’orage par excellence. Un cumulonimbus de 1 kilomètre de large sur 10 kilomètres de hauteur pourrait contenir un million de litres d’eau ! Au sommet de ce nuage, les températures descendent jusqu’à -50 °C.

Le brouillard printanier semble envelopper un verger de pommiers de Pennsylvanie au lever du soleil.

Photographie de Amy Toensing, Nat Geo Image Collection

SOURCE INFINIE D'ÉTUDES ET DE QUESTIONNEMENTS

À l’intérieur d’un gros nuage comme un cumulonimbus, l’énergie est considérable et s’apparente à une véritable usine thermodynamique. Le nuage s’alimente de courants d’air chaud ascendant provenant des rafales du sol et d’humidité. L’air froid descendant crée la pluie qui tombe sur le sol. D’ailleurs, les courants d’air verticaux dans le nuage sont très violents et peuvent parfois dépasser 130km/h. Les particules viennent s’entrechoquer et provoquent l’électrisation du nuage.

Parmi les catégories de nuages cités, de nombreux autres détonnent « c’est un peu comme un arbre à branches, comparable aux espèces d’animaux » souligne l’autrice de L’atlas des nuages. Le ciel offre de nombreux spectacles parfois étonnants, parfois prévisibles. Dans son ouvrage, Julie Guillem s’intéresse aux nuages « rares ». Le mammatus ou mama, « surtout visible aux États-Unis, il forme des sortes de mamelles dans le ciel, très impressionnantes ». Ce nuage prend une forme de gigantesques ballons remplis d’eau ou de glace, ou des deux. Ils peuvent être aperçus à la base de la formation d’autres nuages, comme les stratocumulus ou les altocumulus.

Parmi ces nuages étranges, « le nuage tuba » en forme de cône ou encore, « les ondes de Kelvin-Helmholtz » qui forment des vaguelettes dans le ciel. Certains nuages peuvent parfois susciter des questions et des débats, de par leur forme étrange. Notamment, les « Fallstreak Hole » ou encore « le nuage lenticulaire » (Altocumulus lenticularis), en forme de soucoupe volante. Ce dernier se trouve au sommet de montagnes ou d’un relief avec une atmosphère humide, sous le vent.

L’Altocumulus lenticularis est une sorte de nuage stationnaire fin et plat, qui apparaît à des altitudes comprises entre 2 000 et 6 000 mètres. Il se forme souvent au-dessus des montagnes, où près d’elles, grâce aux ondes de gravité plus fortes. Ces nuages sont aussi portés par les courants ascendants. Ils sont d’ailleurs très appréciés des planeurs qui profitent de ces conditions pour voler plus haut et plus longtemps. Plusieurs nuages lenticulaires peuvent s’empiler, formant une sorte de piles d’assiettes.  Voir l'épingle sur Pinterest / Via photography.nationalgeographic.com

Photographie de National Geographic

Aujourd’hui, après une vie d’observation et de recherches autour des nuages, Jean Dessens travaille avec l’Association Nationale de lutte contre les fléaux atmosphérique (ANELFA). « On connaît les nuages. Ce qu’il reste à apprendre, c’est à les modifier dans le sens que l’on souhaiterait ». 

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