LE PARAMÈTRE HUMIDITÉ - LES NUAGES ET LEUR CLASSIFICATION

<= Notes sur les pratiques techniques


Humidité: Elle représente la quantité d’eau contenue dans l’air. Celle ci peut prendre plusieurs forme :

L’eau de l’atmosphère provient de l’évaporation des mers, fleuves, lacs et de l’évapotranspiration des végétaux. L’humidité de l’air augmente naturellement avec la proximité des sources. L'eau atmosphèrique est essentiellement localisée dans les basses couches de l'atmosphère, l'air devenant plus sec à mesure que l'on s'élève. La masse totale d'eau atmosphèrique représente environ 0.25% de la masse totale de l'atmosphère. 

Les transformations solide->liquide, liquide->vapeur ou solide->vapeur prennent de la chaleur à l'environnement. Les transformations liquide->solide, vapeur->liquide ou vapeur->solide en restituent. On nomme ces quantités d'énergies Chaleur Latente:

Il existe différentes mesures de l’humidité :

Hydrométéores:


Mesure de l'humidité: On peut utiliser des hygromètres organiques, utilisant par exemple la propriété de certains corps comme les cheveux qui se rétractent ou s'étirent en fonction de l'humidité de l'air. On utilise aussi des psychromètres: Un premier thermomètre sec mesure la température de l'air ambiant, un autre, mouillé, mesure la température de l'eau qui s'évapore et refroidit plus ou moins le réservoir en fonction de l'humidité de l'air. L'utilisation d'un abaque permet alors de connaitre l'humidité relative en fonction de la différence de température donnée par les deux thermomètres. 

On mesure les hauteurs de précipitation grâce à un pluviomètre. Un cône de réception se trouve à 1m du sol, un réceptacle avec éprouvette graduée permet la mesure.


Saturation: Pour une température donnée >0°C, la pression partielle e de vapeur d'eau dans l'air en contact avec de l'eau liquide ne peut dépasser une valeur limite es dite pression saturante par rapport à l'eau liquide (point de rosée). On définit de même, pour une température négative et pour un air en contact avec de la glace, une pression saturante par rapport à la glace ei. Si l'air n'est pas en contact avec de l'eau condensée, la pression partielle de vapeur d'eau peut trés largement dépasser la pression saturante. on parle alors de sursaturation.

es et ei croissent trés vite lorsque la température augmente:

Plus l’air est sec, plus sa température est éloignée de son point de rosée. Un point de rosée proche de la température ambiante est signe que l’air est proche de la saturation.

Effet de Fœhn: L’air passant sur une montagne peut s’assécher par effet de Fœhn; la température baissant avec l’altitude, l’air montant au sommet se refroidit. Dés qu’il y a condensation la chaleur latente de celle-ci atténue la baisse de température. Lorsque l’air redescend de l’autre coté de la montagne, l’air est plus sec, une partie de l’humidité étant tombée sous forme de pluie, neige, etc. Il s'agit là de la cause du climat privilégié de certaines régions et du climat humides de certaines autres.


Formation des brouillards et des nuages: Plusieurs mécanismes entrent en jeu:

En réalité la condensation rapide de la vapeur est due à la présence de noyaux de condensations, et sans ceux-ci la sursaturation peut atteindre des valeurs importantes. Des noyaux entre 0.1 et 10µm, toujours présents dans les basses couches de l'atmosphère, permettent la condensation dés la saturation atteinte, et la basse troposhère est trés rarement sursaturée. En revanche en altitude des sursaturations importantes ont lieu.  

De même une surfusion (eau liquide à température <0°C) modérée de l'eau ne peut cesser que si sont présents des germes de glace ou des particules appelées noyaux de congélation. Or dans l'atmosphère les noyaux de congélation ne sont actifs en général qu'en dessous de -15°C, ce qui explique que les nuages soient en général liquide en dessous de la surface isotherme -15°C et glacés au dessus. 

Formation des précipitations: on peut avancer deux explication, aussi importantes l'une que l'autre


Les brouillards:

Brouillard de rayonnement : il se forme sur terre uniquement, en fin de nuit, par temps calme et ciel clair. Le soir la température peut baisser fortement et atteindre le point de rosée; ce brouillard se forme ainsi typiquement après le coucher du soleil, et il est le plus dense au moment du minimum de température, une à deux heures après le coucher. Souvent ce brouillard se dissipe prés du sol pour former une couche de stratus. Ce type de brouillard peut concerner une zone très étendue. Ses conditions d’apparitions sont le temps anticyclonique :

En fin de nuit la brise de terre entraîne ce brouillard vers la mer, par banc. Sinon il disparaît rapidement avec l’ensoleillement.

Brouillard d’advection: il apparaît lorsqu’un vent régulier amène une masse d’air humide sur une étendue froide. Etant lié à la température du sol et l’humidité de l’air, il se maintient quelque soit la vitesse du vent. Il ne disparaît qu’avec la rotation du vent amenant de l’air plus sec (e.g. rotation de nord ouest après le front froid). Ce type de brouillard arrive par exemple dans la partie sud de certains secteurs chauds de perturbations d’ouest ou nord ouest d’hiver, lorsque les pressions sont élevées. Il est souvent associé à des nuages de type strato-cumulus qui empêchent le réchauffement diurne.

Nota: En terrain accidenté le brouillard occupe surtout les fonds de vallées, car l’air froid, plus lourd, s’écoule par pesanteur.


Les nuages: Les nuages sont constitués de fines gouttelettes d'eau liquide ou solide de forme variable flottant dans l'atmosphère (les plus grosses tombent sous forme de précipitations). Ils ne sont d'ailleurs pas constitués constamment des mêmes particules, car certaines s'évaporent, se subliment ou sont précipitées, tandis que d'autres sont créées. Leur couleur est due à la diffusion par les particules constituantes de la lumière en provenance du soleil, de la Lune, du sol ou du ciel. Leur mouvement peut être différent de celui de l'air dans lequel ils se sont formés, car ils se déplacent comme les causes qui participent à leurs formation et les entretiennent, le cas extrême étant certains nuages orographiques, immobiles dans un mouvement d'air pouvant être trés rapide.

On les classe en fonction :

De leur forme :

De leur altitude :

Nuages de l’étage supérieur > 6000 m - nuages de glace: aucun nuage de l’étage supérieur ne donne de pluie perceptible au sol 

Cirrus (Ci): nuages séparés, en forme de filaments assez fins, se trouvant en nappes ou en bandes étroites

Cirrostratus (cs): aspect de voiles nuageux transparents et blanchâtres assez uniformes. Ils donnent souvent lieu au phénomène de halo.

Cirrocumulus (Cc): bancs, nappes sans ombres propres, composés de très petits éléments en forme de granules, rides.

Nuages de l’étage moyen > 2000 m et < 6000 m - nuages d'eau liquide et de glace

Altostratus (As): nappes ou couches nuageuses grisâtres d’aspect uniforme ne laissant voir que vaguement le soleil. Un altostratus épais peut donner quelques gouttes.

Altocumulus (Ac): nuages en banc, nappes blanches ou grises, ayant souvent une ombre propre, composés de lamelles, galets ou rouleaux. Ce nuage ne donne pas de pluie.

Nuages de l’étage inférieur < 2000 m - nuages d'eau liquide

Stratus (St): couche nuageuse généralement grise à base assez floue et uniforme (i.e. brouillard ne reposant pas sur le sol). Les stratus donnent de la bruine.

Stratus de rayonnement : dus à l’inversion de température lors d’une nuit claire. Ils disparaissent le matin et peuvent réapparaître le soir lors de la descente des températures 

Stratus côtiers : ils se forment lorsque de l’air chaud et humide du à l’air marin se refroidit par la base en passant sur un sol plus froid.  

Stratus de pente : sa formation est due à l’abaissement de température du à l’élévation

Strato-cumulus (Sc): nuages en banc ou couches grises ou blanchâtres, avec parties plus épaisses et plus sombres ; ils sont une gêne considérable de l’ensoleillement des sols. (i.e. contours de cumulus, mais aplatis comme des stratus).

Nuages à grandes extension verticale:

Nimbo-stratus (Ns): nuage de vastes dimensions verticales et horizontales, très souvent générateur de précipitations ; sa base est très sombre. Ce nuage est typique des longues journées pluvieuses. (occupe plusieurs couches de l’atmosphère)

Cumulus-Congestus (Tcu): stade précédent le cumulo-nimbus; il se développe de la basse couche à la moyenne couche; c’est un nuage d’averse ou de grains

Cumulonimbus (Cb): nuage dense et puissant à extension verticale en forme de montagne et d’énorme tour; il se développe jusqu’à la tropopause.

=> danger absolu pour nos ailes

Lorsqu’un cumulonimbus couvre une grande partie du ciel, il peut être confondu avec un nimbostratus, en particulier à cause de l’aspect de sa surface inférieure. Cependant la présence d’averses, d’éclairs, de neige ou de grêle identifie toujours un cumulonimbus.