Probatoire AMM : Les nuages
Connaissances requises pour le probatoire AMM[1] :
Connaitre les caractéristiques principales des nuages ci-dessous : Connaitre le sens des préfixes "Alto" et "Cirro" ainsi
que les nuages associés à l'orage (Cumulonimbus), à la mer de nuage (Stratus)
Comprendre les notions de bases à propos des nuages
Définition et étages :
Un nuage est une Masse formé de gouttelettes d'eau, ou de cristaux de glace condensés en suspension dans l'air. On distingue en particulier 3 étages pour catégoriser les nuages en fonction de leur altitude :
- L'étage inférieur, sans suffixe, concerne les nuages de basse altitude, compris entre le sol et 2000m au dessus du sol (et non 2000m d'altitude !)
- L'étage moyen, qui apposera le suffixe 'Alto', concerne les nuages allant de environ 2000m au dessus du sol (et non 2000m d'altitude donc), jusque 7000m d'altitude environ.
- L'étage supérieur, qui apposera le suffixe 'Cirro', concerne les nuages de plus hautes altitude, allant de 7000m d'altitude jusque 13 000m d'altitude, limite supérieur de la Troposphère. Puisqu’à cette altitude, l'eau gèle quasiment toujours, les nuages de cet étage sont donc composés de cristaux de glace.
A noter que la hauteur des différents étages n'est pas figée, et peu notamment varier en fonction de la latitude. Les hauteurs et altitudes données ici, sont celles des latitudes moyennes (France Métropolitaine), qui peuvent ainsi différer des altitudes des DOM / TOM Français. En outre, les étages peuvent aussi se chevaucher en partie.
On note donc en particulier que les Cirrus, Cirrocumulus, et Cirrostratus (tous les 3 préfixés par 'Cirro') sont donc des nuages appartenant à l'étage supérieur, et sont donc situés haut en altitude (nuages formés de cristaux de glace donc). De même, on aura l’Altocumulus et l'Altostratus, qui seront eux des nuages situés à l'étage moyen, et qui donc seront situés entre 2000m du sol et 7000m d'altitude.
Bien que la plupart des nuages resteront sur une seule des couches nommées ici, il existe quelques nuages qui se retrouveront sur au moins deux des couches. En particulier le Cumulonimbus, qui se retrouvera sur les 3 couches.
Les deux modes de développement d'un nuage : vertical ou horizontal
Les nuages se forment selon deux processus : la convection (développement vertical) et le soulèvement progressif de la masse d'air (développement horizontal).
Définition Wikipédia :
"Le soulèvement convectif est dû à l'instabilité de l'air. Il est souvent vigoureux et au déclenchement abrupt. Il produit des nuages caractérisés par une extension verticale élevée, mais une extension horizontale limitée. Ces nuages sont désignés génériquement par le terme « cumulus ». Ils peuvent se développer à différents niveaux de la troposphère, là où l'instabilité existe. 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."[2]
Ainsi, on a donc une première grande famille de nuage, dit 'Cumulus', qui regroupe les nuages créés par une instabilité de l'air, et à développement vertical.
De l'autre côté, on a la seconde famille de nuage dit 'Stratus', qui se crée dans des masses d'air stables, à développement horizontal.
Développement vertical et effet de Foehn :
Comprendre la formation d'un cumulus en particulier, permet de comprendre aussi l'effet de Foehn.
La naissance d'un cumulus provient d'une masse d'air (chaud) qui monte en altitude. Celle ci, en montant, va se refroidir (à cause de la dilatation due à la pression moindre en altitude). La notion importante qu'il s'agit de comprendre ici, est que toute masse d'air contient de l'humidité (sous forme de vapeur d'eau), et que plus une masse d'air est chaude, plus elle sera capable de contenir de l'humidité. Inversement, plus une masse d'air sera froide, moins elle sera capable de contenir de l'humidité. Ainsi, en se refroidissant, une masse d'air pourra atteindre son seuil limite de vapeur d'eau (ce seuil est appelé point de rosé), et ainsi rejeter le surplus d'humidité par condensation. C'est la naissance d'un nuage. Ainsi, le cumulus provient d'une masse d'air chaude qui monte, et qui, en montant, se refroidit, et atteint ainsi son point de rosé. La vapeur d'eau, invisible, s'évapore en gouttelettes d'eau, elles visibles, et crée donc le nuage. On comprend donc ici pourquoi un cumulus à un développement vertical.
Dans le cas du Cumulus, c'est le fait que la masse d'air qui l'engendre soit plus chaude que la masse d'air environnante, qui crée le mouvement vers le haut de cette masse d'air. (Un air plus chaud est plus léger qu'un air plus froid à pression identique). Il existe en particulier une autre méthode pour forcer une masse d'air à s'élever (et donc à se refroidir) : Un obstacle, tel une montagne : Si une masse d'air arrive contre une montagne, alors celle-ci va être contrainte de s'élever pour passer au dessus de la montagne, et donc va se refroidir. Si cette masse se refroidit au point d'atteindre son point de rosée, un nuage va alors se créer (barre de Foehn). La masse d'air va ainsi perdre en humidité, et gagner en température. Les deux caractéristiques principales de l'effet de Foehn, sont donc la perte en humidité, et le gain en température de la masse d'air, après être passé au dessus d'une montagne suffisamment grande sur sont passage.
L'orage : Un développement vertical poussé à l'extrême
Pour faire simple, le nuage d'orage, ou Cumulonimbus, est un Cumulus qui a beaucoup grandit ! Voici pour exemple la définition Wikipédia :
"Les cumulonimbus sont des nuages d'origine convective, membres de la classe des cumulus. Il s'agit en fait de cumulus de très forte extension verticale dont la partie supérieure est constituée de cristaux de glace. Leur formation est favorisée par des conditions chaudes et humides près de la surface, mais plus froides et sèches en altitude"[3]
Il existe en réalité, deux types de formations assez distincts pour la formation d'un Cumulonimbus :
"Les cumulonimbus dits de masse d'air, typiquement les orages en été de fin d'après-midi et qui sont relativement bénins, se forment à la suite de la convection causée par le réchauffement solaire de l'air près du sol, en l'absence de forçages dynamiques. La présence de forçages dus à la dynamique atmosphérique peut déstabiliser davantage l'atmosphère, ce qui augmente la probabilité de formation de cumulonimbus et la sévérité des orages qui en résultent. Ces derniers se développent en général à l'approche d'un front froid ou par soulèvement orographique. La plupart des orages violents sont de ce type."[3]
Ainsi, le premier type, le plus commun en été, est un Cumulus, dont la masse d'air ne s'est pas arrêtée pas arrêtée au premier étage, mais à continuer son ascension jusqu'à la limite de la Troposphère. Ce faisant, la masse d'air se retrouve ainsi bloquée dans son ascension, et doit alors s'étaler sur les côtés. C'est la fameuse enclume caractéristique d'un nuage d'orage.
Le second type, résulte de la montée d'une plaque d'air chaude, au dessus d'une plaque d'air froide. Cela crée aussi un nuage d'orage, qui, comme expliqué ci dessus, a tendance à être d'autant plus violent.
Récapitulatif des principaux nuages :
Exemple de questions :
Question
Le Cirrostratus est :
Réponses vraies possibles
- Un nuage de haute altitude
- Un nuage formé de cristaux de glace
- Un nuage qui se forme plus haut que les stratus
- Un nuage à développement horizontal
Réponses fausses
- Un nuage de basse altitude
- Un nuage à développement vertical
- Un nuage qui se forme plus bas que le stratus
Références
- ↑ https://www.cnsnmm.sports.gouv.fr/images/stories/Formation/AMM/4_meteorologie.pdf
- ↑ Nuage (Wikipédia) : https://fr.wikipedia.org/wiki/Nuage
- ↑ 3,0 et 3,1 Cumulonimbus (Wikipédia) : https://fr.wikipedia.org/wiki/Cumulonimbus
