Les nuages sont formés de très petites gouttelettes d’eau ou de cristaux de glace (1 à 100 microns de diamètre) obtenus par l’adsorption de vapeur d’eau contenue dans l’atmosphère autour de minuscules impuretés appelées noyaux de condensation (cristaux de sel marin, pollens, produits polluants).
L’aspect d’un nuage est caractérisé par sa forme, sa texture, sa transparence, son opacité et ses couleurs qui varient en fonction des constituants et des conditions atmosphériques.
Le système international actuel de classification des nuages, fondé sur la langue latine, remonte à 1803, année de la publication, par le météorologiste amateur Luc Howard, d’un essai sur les modifications des nuages. L’Organisation Météorologique Mondiale (OMM) reconnaît actuellement dix genres de nuages (classification de base), distingués selon l’altitude à laquelle ils se forment et leur apparence générale.
Les dix genres de nuages
On compte dix groupes principaux de nuages, appelés « genres ».
Les nuages les plus élevés, qui occupent l’étage supérieur de la troposphère sont constitués de millions de minuscules cristaux de glace (préfixe: Cirr ou Cirro) et comprennent les genres Cirrus, Cirrocumulus et Cirrostratus. Leur température est inférieure à – 40°C.
Ceux de l’étage moyen (préfixe: Alto), généralement constitués de gouttelettes d’eau, parfois de cristaux de glace, comprennent les Altocumulus et Altostratus, et le Nimbostratus. L’Altostratus peut pénétrer dans l’étage supérieur; le Nimbostratus déborde généralement dans les étages supérieur et inférieur. Ils recouvrent de très grandes surfaces, parfois des centaines de kilomètres carrés. Même s’ils ne donnent que de faibles précipitations, les altostratus indiquent souvent que l’arrivée de la pluie.
A l’étage inférieur, on trouve les genres Stratocumulus et Stratus, nuages bas. Ils sont généralement composés de gouttes d’eau liquide.
Deux genres, enfin, les Cumulus et Cumulonimbus, nuages d’instabilité, qui ont généralement leur base dans l’étage inférieur, peuvent s’étendre à travers les deux autres étages comme en témoigne souvent leur important développement vertical.
Ces genres sont divisés en 14 espèces (classification secondaire), en fonction de l’aspect et de la structure interne des nuages, et 9 variétés (classification tertiaire), en fonction de la transparence et de la disposition des nuages. Bien que toutes les espèces ne soient pas présentes dans chaque genre et que toutes les variétés ne figurent pas dans chaque espèce, on recense une centaine de combinaisons. Outre ces trois niveaux de classification, il existe également des particularités supplémentaires et des nuages annexes.
Les cirrus sont principalement composés de cristaux de glace et se forment dans la haute troposphère. Ils peuvent être observés sous diverses formes, notamment en filaments, en voiles minces ou en fines plumes blanches. Ils ternissent l’éclat du Soleil ou de la Lune mais ne donnent aucune précipitation.
Ces nuages de haute altitude sont souvent associés à des conditions météorologiques calmes et stables. Lorsqu’ils sont présents, les cirrus peuvent ajouter de la beauté au ciel et créer des effets optiques intéressants, tels que des halos solaires ou lunaires.
Arc circumzénithal
L’arc circumzénithal est un halo centré sur le zénith qui s’apparente à un sourire arc-en-ciel. Il s’explique par la réfraction de la lumière du Soleil par les cristaux de glace présents dans les nuages d’altitude fins.
Les cirrus homogenitus sont des nuages d’origine anthropique formés à partir des trainées de condensation des avions. Ce phénomène est devenu tellement banal que l’Atlas International des nuages a repertorié ces nuages sous un nouveau nom en 2017. L’appellation « contrail » (pour « condensation trail ») est également souvent employée.
On parle de « distrail » lorsque l’effet inverse se produit : la chaleur et la turbulence du passage d’un avion font évaporer les goutelettes des nuages ou introduisent des noyaux de congélation qui font descendre les goutelettes d’eau surfondues.
Les cirrocumulus se trouvent dans la troposphère supérieure et se forment souvent en petits groupes de petits nuages blancs, ressemblant à des flocons de coton ou à des écailles de poisson. Les cirrocumulus sont généralement associés à des conditions météorologiques calmes et stables. Ils sont composés en grande partie de cristaux de glace.
Ils accompagnent fréquemment des cirrus ou cirrostratus et annoncent un changement de temps.
Les cirrostratus se présentent sous la forme de nuages minces et souvent uniformes qui couvrent une grande partie du ciel. Ils peuvent parfois être suffisamment épais pour obscurcir partiellement ou complètement le soleil ou la lune, créant un halo lumineux autour de ces astres. Les cirrostratus sont généralement composés de cristaux de glace et se forment dans la haute troposphère.
Ces nuages de haute altitude sont souvent associés à des conditions météorologiques changeantes à venir, car ils peuvent précéder l’approche d’une perturbation atmosphérique, telle qu’une dépression, et indiquer un changement potentiel dans les conditions météorologiques.
Les altocumulus peuvent prendre diverses formes et structures, notamment des ondulations, des vagues, galets, rouleaux ou des motifs en mouton. Ils ne s’accompagnent pas de précipitations mais ils annoncent un changement de temps. Ils peuvent indiquer que des perturbations atmosphériques sont en cours d’approche, mais leur présence seule ne prédit pas nécessairement des précipitations imminentes.
Ils ont leurs ombres propres (ce qui les distingue des cirrocumulus) et créent un phénomène de couronne autour du Soleil ou de la Lune, ou même des étoiles très brillantes.
Les nimbostratus sombres et épais donnent pluie et neige en hiver, qui peuvent durer des heures. Ils donnent souvent l’impression d’être « éclairés » de l’intérieur.
Ils proviennent des altostratus. Ils ont la forme d’une immense masse constituée de rouleaux.
Si ils donnent de la pluie, leur base inférieure est ponctuellement déchiquetée, percée, d’où tombe un rideau de précipitations jusqu’au sol. Les nimbostratus sont suffisamment épais pour masquer complètement le Soleil.
Les nimbostratus se forment généralement lorsque de l’air chaud et humide est forcé de s’élever au-dessus de l’air plus froid, provoquant la condensation et la formation de nuages épais de nimbostratus.
Ces nuages forment une nappe grisâtre ou bleuâtre d’aspect strié, fibreux ou uniforme, et couvrent entièrement ou partiellement le ciel. Ils donnent de la pluie fine en été et de la neige en hiver.
Ils ressemblent à un cirrostratus très épais sans phénomène de halo. Plusieurs couches d’altostratus peuvent être superposées avec des intervalles de quelques dizaines de mètres. Ils sont souvent associés aux altocumulus.
Ce sont des nuages gris-blanc des ciels d’hiver qui apparaissent sous forme de galets et rouleaux avec des parties sombres. Ils sont souvent associés à des conditions météorologiques stables et calmes, bien que dans certains cas, ils puissent être associés à une légère précipitation, telle que de la bruine.
Les stratocumulus ressemblent aux altocumulus, à la fois par leur aspect et les processus qui leur donnent naissance. Ils diffèrent surtout par leur altitude et le diamètre apparent de leurs éléments constitutifs.
Les stratus peuvent se présenter sous la forme d’une couche, généralement continue et grise, souvent étendue, ou sous forme de lambeaux déchiquetés, dont les contours irréguliers et les dimensions se modifient continuellement et souvent rapidement. Contrairement aux stratocumulus, les stratus ne présentent généralement pas de formations arrondies ou en amas, et ils ne sont pas associés à des précipitations significatives : bruine, neige ou prismes de glace.
Les stratus peuvent persister pendant de longues périodes, créant un ciel gris et sombre.
Les stratus peuvent générer du du brouillard, lorsque leur base touche le sol.
D’un blanc éclatant, les cumulus sont des nuages de beau temps, malgré leur taille parfois imposante. Les cumulus ont des contours nets ; ils se développent en forme de mamelons, de dômes ou de tours, dont la partie supérieure bourgeonnante ressemble ordinairement à un chou-fleur. Les parties supérieures, éclairées par le Soleil sont, le plus souvent, d’un blanc éclatant alors leur base est relativement sombre.
Ces nuages se forment lorsque de l’air chaud et humide s’élève dans l’atmosphère et se refroidit, provoquant la condensation de l’humidité et la formation de gouttelettes d’eau. Les cumulus sont courants pendant les journées ensoleillées et peuvent indiquer des conditions météorologiques favorables. Cependant, s’ils continuent de se développer verticalement et d’évoluer, ils peuvent éventuellement se transformer en cumulonimbus, qui sont des nuages d’orage associés à des conditions météorologiques violentes.
CUMULONIMBUS (Cb) – 1 200 m à 20 000 m d’altitude
Ce sont des cumulus porteurs d’orages, d’averses, de grêle… Ils forment d’énormes volutes au sommet en panache ou en forme d’enclume
Les cumulonimbus sont associés à des conditions météorologiques extrêmes, notamment des orages violents, des précipitations torrentielles, des éclairs, des vents forts, et parfois même de la grêle ou des tornades. Le cumulonimbus est le seul nuage qui peut provoquer des orages.
La formation d’un cumulonimbus est généralement le résultat de l’ascension rapide de l’air chaud et humide qui se refroidit rapidement en montant. Cela provoque la condensation rapide de l’humidité et la libération de chaleur latente, ce qui renforce davantage la convection à l’intérieur du nuage. Les cumulonimbus se développent verticalement et peuvent atteindre des altitudes très élevées dans l’atmosphère, jusque dans la troposphère.
Les nuages mammatus (du latin mamma pour mamelles) sont généralement formés en association avec de gros cumulonimbus, mais pas seulement. Ils sont caractérisés par des protubérances arrondies qui sont assez spectaculaires lorsqu’elles se trouvent sous les enclumes des cumulonimbus.
Les arcus sont des nuages horizontaux qui se trouvent généralement à une altitude plus basse que les cumulonimbus. Ils se forment souvent à la base d’orages ou de systèmes météorologiques violents (grêle, fortes averses, orages) et précèdent (arcus d’avant-garde) ou suivent les orages (arcus de recul). Les arcus sont le résultat de mouvements descendants d’air froid et dense, créant une ligne de nuages basse et caractéristique ressemblant à un mur.
De puissants incendies, comme en Australie, en Californie ou en Amazonie ne génèrent pas seulement des panaches de fumées opaques mais aussi de puissants courants ascendants qui déclenchent de violents orages (capables de déclencher de nouveaux départs de feux) et qui envoient des panaches de particules de suie et de glace dans la stratosphère. Ils sont appelés pyrocumulus ou pyrocumulonimbus ou encore cumulus Flammagenitus dans le jargon des spécialistes.
Ces impressionnants nuages peuvent persister dans la stratophère pendant des mois, comme en témoignent les conséquences des incendies en Australie de 2019.
Une étude publiée dans la revue « Communication Earth and Environment » en septembre 2020, nous apprend que ces feux ont aussi eu des répercussions non négligeables sur la stratosphère. « Ces répercussions s’avèrent inquiétantes et devront être prises en compte dans les modèles de changement climatique dans la mesure où les feux de forêt sont probablement amenés à devenir plus fréquents et plus importants dans le futur », notent leurs auteurs.
Pyrocumulus ou pyrocumulonimbus générés suite aux incendies d’octobre 2017 à Marinha Grande, Portugal
