Nuage
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En météorologie, un nuage est une masse visible de gouttelettes d'eau ou de cristaux de glace en suspension dans l'atmosphère.
On parle aussi de nuages de fumées et de nuages de poussière, par analogie avec les formes que prennent les nuages atmosphériques (amas, filaments, volutes).
Formation des nuages
La formation de nuages résulte du refroidissement d'un volume d'air jusqu'à la condensation d'une partie de sa vapeur d'eau. Si le processus de refroidissement se produit au sol (par contact avec une surface froide, par exemple), on assiste à la formation de brouillard. Dans l'atmosphère libre, le refroidissement se produit généralement par soulèvement, en vertu du comportement des gaz parfaits dans une atmosphère hydrostatique. Inversement, la dissipation des nuages se produit lorsqu'un réchauffement permet aux gouttelettes ou aux cristaux de glace de s'évaporer. Les nuages peuvent aussi perdre une partie de leur masse sous forme de précipitation.
La condensation de la vapeur d'eau, en eau liquide ou en glace, se produit initialement autour de certains types de micro-particules de matière solide (aérosols), qu'on appelle des noyaux de condensation ou de congélation. À cette étape, les particules condensées sont encore très petites. Pour des particules de cette taille, les collisions et l'agrégation ne peuvent pas être les facteurs principaux de croissance. Il se produit plutôt un phénomène connu sous le nom de processus de Bergeron. Ce mécanisme repose sur le fait que la pression partielle de saturation de la glace est inférieure à celle de l'eau liquide. Ceci signifie que dans un milieu où coexistent des cristaux de glace et des gouttelettes d'eau surfondue, la vapeur d'eau ambiante se condensera en glace sur les cristaux de glace déjà existants, et que les gouttelettes d'eau s'évaporeront d'autant. On voit ainsi que le soulèvement est doublement important dans la formation de nuages et de précipitation : en premier lieu comme mécanisme de refroidissement, et ensuite comme porteur de gouttelettes d'eau liquide jusqu'au niveau où elles deviennent surfondues.
Le soulèvement peut être dû à la convection, à la présence de terrains montagneux faisant obstacle à l'écoulement de l'air ou à des facteurs de la dynamique atmosphérique, comme les ondes baroclines (aussi appelées ondes frontales).
Types de nuages
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Il existait au 19e siècle une classification compliquée des nuages en fonction de leur apparence qui faisait usage de termes en latin. Cette classification n'est plus utilisée en météorologie moderne, bien qu'il en reste des reliquats.
La nomenclature moderne divise les nuages en deux grands types : convectifs et stratiformes.
- Le soulèvement convectif, souvent vigoureux et au déclenchement abrupt, produit des nuages caractérisés par une extension verticale élevée, mais une extension horizontale limitée. Ces nuages sont désignés génériquement par le terme cumulus.
- Le soulèvement dit synoptique est le résultat des processus de la dynamique en atmosphère stable, dans un écoulement stratifié. Ce soulèvement est graduel, produisant des systèmes nuageux d'une texture uniforme, pouvant couvrir des milliers de kilomètres carrés. Ces nuages sont désignés génériquement par le terme stratus. Il arrive parfois que ce soulèvement graduel déstabilise la couche atmosphérique, donnant lieu à des nuages convectifs imbriqués dans le nuage stratiforme.
De plus, on distingue les nuages selon la hauteur de leur base : on qualifie le nuage élevé de cirrus et le nuage d'altitude moyenne d'altus.
D'après cette nomenclature, les nuages sont séparés en dix groupes appelés « genres » :
- les cirrus
- les cirrostratus
- les cirrocumulus
- les altocumulus
- les altostratus
- les stratus : nuage bas à texture uniforme, souvent accompagné de brouillard au sol.
- les stratocumulus : nuage d'origine convective, mais dont l'extension verticale est immédiatement limitée par la stabilité de la couche supérieure.
- les cumulus
- les cumulonimbus : nuage convectif à l'extension verticale maximale, produisant les orages.
- les nimbostratus : nuage stratiforme à l'extension verticale maximale, produisant des zones de précipitation faible sur de grandes superficies.
Dans cette classification, les 10 genres de nuages évoqués ci-dessus se subdivisent en 14 espèces et 9 variétés.