Nuage -Cloud

Cloudscape cumuliforme sur Swifts Creek , Australie
Clouds (vers les années 1920), un film documentaire muet sur les nuages ​​produit par le ministère de l'Agriculture des États-Unis .

En météorologie , un nuage est un aérosol constitué d'une masse visible de gouttelettes liquides minuscules , de cristaux congelés ou d'autres particules en suspension dans l' atmosphère d'un corps planétaire ou d'un espace similaire. L'eau ou divers autres produits chimiques peuvent composer les gouttelettes et les cristaux. Sur Terre , les nuages ​​se forment à la suite de la saturation de l'air lorsqu'il est refroidi à son point de rosée , ou lorsqu'il acquiert suffisamment d' humidité (généralement sous forme de vapeur d'eau ) à partir d'une source adjacente pour élever le point de rosée à la température ambiante. Température. On les voit dans l' homosphère terrestre , qui comprend la troposphère , la stratosphère et la mésosphère . La néphologie est la science des nuages, qui est entreprise dans la branche physique des nuages ​​de la météorologie . Il existe deux méthodes pour nommer les nuages ​​dans leurs couches respectives de l'homosphère, latine et commune.

Les types de genre dans la troposphère, la couche atmosphérique la plus proche de la surface de la Terre, ont des noms latins en raison de l'adoption universelle de la nomenclature de Luke Howard qui a été officiellement proposée en 1802. Elle est devenue la base d'un système international moderne qui divise les nuages ​​en cinq physiques. formes qui peuvent ensuite être divisées ou classées en niveaux d'altitude pour dériver dix genres de base . Les principaux types de nuages ​​représentatifs pour chacune de ces formes sont stratiformes , cumuliformes , stratocumuliformes , cumulonimbiformes et cirriformes . Les nuages ​​de bas niveau n'ont pas de préfixes liés à l'altitude. Cependant , les types stratiformes et stratocumuliformes de niveau intermédiaire reçoivent le préfixe alto- tandis que les variantes de haut niveau de ces deux mêmes formes portent le préfixe cirro- . Dans les deux cas, strato- est supprimé de cette dernière forme pour éviter le double préfixe. Les types de genre avec une étendue verticale suffisante pour occuper plus d'un niveau ne portent aucun préfixe lié à l'altitude. Ils sont classés formellement comme de niveau bas ou moyen en fonction de l'altitude à laquelle chacun se forme initialement, et sont également caractérisés de manière plus informelle comme à plusieurs niveaux ou verticaux . La plupart des dix genres dérivés par cette méthode de classification peuvent être subdivisés en espèces et subdivisés en variétés . Les nuages ​​stratiformes très bas qui s'étendent jusqu'à la surface de la Terre reçoivent les noms communs de brouillard et de brume , mais n'ont pas de noms latins.

Dans la stratosphère et la mésosphère, les nuages ​​ont des noms communs pour leurs principaux types. Ils peuvent avoir l'apparence de voiles ou de nappes stratiformes, de mèches cirriformes ou de bandes ou ondulations stratocumuliformes. On les voit rarement, principalement dans les régions polaires de la Terre. Des nuages ​​ont été observés dans les atmosphères d'autres planètes et lunes du système solaire et au-delà. Cependant, en raison de leurs caractéristiques de température différentes, ils sont souvent composés d'autres substances telles que le méthane , l'ammoniac et l'acide sulfurique , ainsi que de l'eau.

Les nuages ​​​​de la troposphère peuvent avoir un effet direct sur le changement climatique sur Terre. Ils peuvent refléter les rayons entrants du soleil qui peuvent contribuer à un effet de refroidissement où et quand ces nuages ​​​​se produisent, ou piéger le rayonnement à ondes plus longues qui se réfléchit depuis la surface de la Terre, ce qui peut provoquer un effet de réchauffement. L'altitude, la forme et l'épaisseur des nuages ​​sont les principaux facteurs qui affectent le réchauffement ou le refroidissement local de la Terre et de l'atmosphère. Les nuages ​​qui se forment au-dessus de la troposphère sont trop rares et trop minces pour avoir une quelconque influence sur le changement climatique. Les nuages ​​sont la principale incertitude dans la sensibilité climatique .

Aperçu tabulaire

Le tableau qui suit a une portée très large, tout comme le modèle de cloud qui le suit. Les deux s'inspirent de plusieurs méthodes de classification des nuages, à la fois formelles et informelles, utilisées à différents niveaux de l'homosphère terrestre par un certain nombre d'autorités citées, en particulier en ce qui concerne les formes, les niveaux d'altitude, les formes et les niveaux, les nuages ​​verticaux imposants et les nuages ​​au-dessus du troposphère. Il existe quelques variations dans le style de nomenclature (latin et commun), l'organisation et la concentration entre la troposphère et les niveaux supérieurs de l'homosphère. Cependant, les schémas de classification vus dans cet article peuvent être harmonisés en utilisant une classification croisée informelle des formes physiques et des niveaux d'altitude pour dériver les 10 genres troposphériques, le brouillard et la brume qui se forment au niveau de la surface, et plusieurs types majeurs supplémentaires au-dessus de la troposphère. Le genre cumulus comprend quatre espèces qui indiquent la taille verticale qui peut affecter les niveaux d'altitude. Ce tableau ne doit pas être considéré comme une classification stricte ou singulière au-delà de celle qui apparaît dans le modèle, mais plutôt comme une illustration de la façon dont les différents types de nuages ​​majeurs sont liés les uns aux autres et définis à travers une gamme complète de niveaux d'altitude de la surface de la Terre au "bord de l'espace."

Formes et niveaux Stratiforme
non convectif
Cirriforme
principalement non convectif
Stratocumuliforme
à convection limitée
Cumuliforme
libre-convectif
Cumulonimbiforme
forte convection
Niveau extrême PMC : Voiles Noctilucents Ondulations ou tourbillons noctilescents Bandes noctulescentes
Très haut niveau Acide nitrique et eau PSC PSC nacré cirriforme PSC nacré lenticulaire
Haut niveau Cirro-stratus Cirrus Cirrocumulus
Niveau moyen Altostratus Altocumulus
Niveau faible Stratus Stratocumulus Cumulus humilis ou fractus
Multi-niveaux ou vertical modéré Nimbostratus Cumulus médiocre
Imposante verticale Cumulus congestionné Cumulonimbus
À la surface Brouillard ou brume

Étymologie et histoire de la science des nuages ​​et nomenclature

Étymologie

L'origine du terme "nuage" peut être trouvée dans les vieux mots anglais clud ou clod , signifiant une colline ou une masse de pierre. Vers le début du XIIIe siècle, le mot a été utilisé comme métaphore des nuages ​​​​de pluie, en raison de la similitude d'apparence entre une masse de roche et un nuage de cumulus. Au fil du temps, l'utilisation métaphorique du mot a supplanté le vieil anglais weolcan , qui était le terme littéral pour les nuages ​​en général.

Aristote

Les études sur les nuages ​​anciens n'ont pas été faites isolément, mais ont été observées en combinaison avec d'autres éléments météorologiques et même d'autres sciences naturelles. Vers 340 av. J.-C., le philosophe grec Aristote écrivit Meteorologica , un ouvrage qui représentait la somme des connaissances de l'époque sur les sciences naturelles, y compris le temps et le climat. Pour la première fois, les précipitations et les nuages ​​d'où tombaient les précipitations étaient appelés météores, qui proviennent du mot grec meteoros , qui signifie « haut dans le ciel ». De ce mot est venu le terme moderne de météorologie , l'étude des nuages ​​et du temps. Meteorologica était basé sur l'intuition et la simple observation, mais pas sur ce qui est maintenant considéré comme la méthode scientifique. Néanmoins, c'était le premier travail connu qui a tenté de traiter un large éventail de sujets météorologiques de manière systématique, en particulier le cycle hydrologique .

Premier classement complet

g
Classification des nuages ​​​​troposphériques par altitude d'occurrence : les types de genre multiniveaux et verticaux non limités à un seul niveau d'altitude comprennent les nimbostratus, les cumulonimbus et certaines des plus grandes espèces de cumulus.

Après des siècles de théories spéculatives sur la formation et le comportement des nuages, les premières études véritablement scientifiques ont été entreprises par Luke Howard en Angleterre et Jean-Baptiste Lamarck en France. Howard était un observateur méthodique avec une solide connaissance de la langue latine et a utilisé son expérience pour classer formellement les différents types de nuages ​​​​troposphériques en 1802. Il croyait que les observations scientifiques des formes changeantes des nuages ​​​​dans le ciel pourraient déverrouiller la clé de la prévision météorologique.

Lamarck avait travaillé de manière indépendante sur la classification des nuages ​​la même année et avait mis au point un schéma de dénomination différent qui n'a pas réussi à faire impression même dans son pays d'origine, la France , car il utilisait des noms et des expressions français inhabituellement descriptifs et informels pour les types de nuages. Son système de nomenclature comprenait 12 catégories de nuages, avec des noms tels que (traduits du français) nuages ​​​​brumeux, nuages ​​tachetés et nuages ​​en forme de balai. En revanche, Howard a utilisé le latin universellement accepté, qui s'est répandu rapidement après sa publication en 1803. Signe de la popularité du schéma de dénomination, le dramaturge et poète allemand Johann Wolfgang von Goethe a composé quatre poèmes sur les nuages, en les dédiant à Howard.

Une élaboration du système de Howard a finalement été officiellement adoptée par la Conférence météorologique internationale en 1891. Ce système ne couvrait que les types de nuages ​​troposphériques. Cependant, la découverte de nuages ​​au-dessus de la troposphère à la fin du 19e siècle a finalement conduit à la création de schémas de classification séparés qui sont revenus à l'utilisation de noms communs descriptifs et de phrases qui rappelaient quelque peu les méthodes de classification de Lamarck. Ces nuages ​​très hauts, bien que classés par ces différentes méthodes, sont néanmoins globalement similaires à certaines formes nuageuses identifiées dans la troposphère avec des noms latins.

Formation dans l'homosphère : comment l'air se sature

Les nuages ​​​​terrestres peuvent être trouvés dans la majeure partie de l'homosphère, qui comprend la troposphère, la stratosphère et la mésosphère. Dans ces couches de l' atmosphère , l'air peut devenir saturé en raison d'être refroidi à son point de rosée ou en ayant ajouté de l'humidité à partir d'une source adjacente. Dans ce dernier cas, la saturation se produit lorsque le point de rosée est porté à la température de l'air ambiant.

Refroidissement adiabatique

Le refroidissement adiabatique se produit lorsqu'un ou plusieurs des trois agents de levage possibles - convectif, cyclonique / frontal ou orographique - font monter et refroidir une parcelle d'air contenant de la vapeur d'eau invisible jusqu'à son point de rosée, la température à laquelle l'air devient saturé. Le principal mécanisme derrière ce processus est le refroidissement adiabatique. Lorsque l'air est refroidi jusqu'à son point de rosée et devient saturé, la vapeur d'eau se condense normalement pour former des gouttes de nuages. Cette condensation se produit normalement sur les noyaux de condensation des nuages ​​tels que les particules de sel ou de poussière qui sont suffisamment petites pour être maintenues en l'air par la circulation normale de l'air.

Animation de l'évolution des nuages ​​du cumulus humilis au cumulonimbus capillatus incus

Un agent est le mouvement convectif ascendant de l'air causé par le chauffage solaire diurne au niveau de la surface. L'instabilité de la masse d'air permet la formation de nuages ​​cumuliformes qui peuvent produire des averses si l'air est suffisamment humide. En des occasions modérément rares, la portance convective peut être suffisamment puissante pour pénétrer la tropopause et pousser le sommet des nuages ​​dans la stratosphère.

La portance frontale et cyclonique se produit lorsque de l'air stable est forcé de s'élever aux fronts météorologiques et autour des centres de basse pression par un processus appelé convergence . Les fronts chauds associés aux cyclones extratropicaux ont tendance à générer principalement des nuages ​​cirriformes et stratiformes sur une vaste zone, à moins que la masse d'air chaud qui approche ne soit instable, auquel cas les cumulus congestus ou les cumulonimbus sont généralement intégrés dans la principale couche nuageuse précipitante. Les fronts froids se déplacent généralement plus rapidement et génèrent une ligne plus étroite de nuages, qui sont pour la plupart stratocumuliformes, cumuliformes ou cumulonimbiformes selon la stabilité de la masse d'air chaud juste devant le front.

Crépuscule du soir venteux renforcé par l'angle du soleil, peut imiter visuellement une tornade résultant d'une portance orographique

Une troisième source de portance est la circulation du vent forçant l'air au-dessus d'une barrière physique telle qu'une montagne ( portance orographique ). Si l'air est généralement stable, rien de plus que des nuages ​​​​de calotte lenticulaire ne se forment. Cependant, si l'air devient suffisamment humide et instable, des averses orographiques ou des orages peuvent apparaître.

Refroidissement non adiabatique

Outre le refroidissement adiabatique qui nécessite un agent élévateur, trois grands mécanismes non adiabatiques existent pour abaisser la température de l'air jusqu'à son point de rosée. Le refroidissement par conduction, rayonnement et évaporation ne nécessite aucun mécanisme de levage et peut provoquer une condensation au niveau de la surface entraînant la formation de brouillard .

Ajouter de l'humidité à l'air

Plusieurs sources principales de vapeur d'eau peuvent être ajoutées à l'air pour atteindre la saturation sans aucun processus de refroidissement : évaporation des eaux de surface ou des sols humides, précipitations ou virga , et transpiration des plantes.

Classification : comment les nuages ​​sont identifiés dans la troposphère

Nuage Nimbostratus produisant des précipitations

La classification troposphérique est basée sur une hiérarchie de catégories avec des formes physiques et des niveaux d'altitude au sommet. Ceux-ci sont classés de manière croisée en un total de dix types de genre, dont la plupart peuvent être divisés en espèces et subdivisés en variétés qui se trouvent au bas de la hiérarchie.

Formes physiques

Les nuages ​​dans la troposphère prennent cinq formes physiques basées sur la structure et le processus de formation. Ces formulaires sont couramment utilisés à des fins d'analyse par satellite. Ils sont donnés ci-dessous par ordre croissant approximatif d'instabilité ou d' activité convective .

Stratiforme

Les nuages ​​stratiformes non convectifs apparaissent dans des conditions de masse d'air stables et, en général, ont des structures plates en forme de feuille qui peuvent se former à n'importe quelle altitude dans la troposphère. Le groupe stratiforme est divisé par plage d'altitude en genres cirrostratus (haut niveau), altostratus (niveau moyen), stratus (bas niveau) et nimbostratus (multiniveaux). Le brouillard est généralement considéré comme une couche nuageuse en surface. Le brouillard peut se former au niveau de la surface en air clair ou il peut être le résultat d'un stratus très bas qui s'affaisse au niveau du sol ou de la mer. À l'inverse, des nuages ​​stratiformes bas apparaissent lorsque le brouillard d'advection est soulevé au-dessus du niveau de la surface pendant des conditions venteuses.

Stratocumulus sur le comté d'Orange.

Cirriforme

Les nuages ​​cirriformes dans la troposphère sont du genre cirrus et ont l'apparence de filaments détachés ou semi-fusionnés. Ils se forment à des altitudes troposphériques élevées dans un air généralement stable avec peu ou pas d'activité convective, bien que des plaques plus denses puissent parfois montrer des accumulations causées par une convection limitée à haut niveau où l'air est partiellement instable . Des nuages ​​ressemblant à des cirrus, des cirrostratus et des cirrocumulus peuvent être trouvés au-dessus de la troposphère mais sont classés séparément en utilisant des noms communs.

Stratocumuliforme

Les nuages ​​de cette structure ont à la fois des caractéristiques cumuliformes et stratiformes sous forme de rouleaux, d'ondulations ou d'éléments. Ils se forment généralement à la suite d' une convection limitée dans une masse d'air par ailleurs généralement stable surmontée d'une couche d'inversion. Si la couche d'inversion est absente ou plus élevée dans la troposphère, une instabilité accrue de la masse d'air peut amener les couches nuageuses à développer des sommets sous la forme de tourelles constituées d'accumulations cumuliformes incrustées. Le groupe stratocumuliforme est divisé en cirrocumulus (haut niveau, strato - préfixe supprimé), altocumulus (niveau moyen, strato-préfixe supprimé) et stratocumulus (bas niveau).

Nuage stratocumulus

Cumuliforme

Les nuages ​​cumuliformes apparaissent généralement en amas isolés ou en touffes. Ils sont le produit d'une portance convective localisée mais généralement libre où aucune couche d'inversion ne se trouve dans la troposphère pour limiter la croissance verticale. En général, de petits nuages ​​cumuliformes tendent à indiquer une instabilité relativement faible. Les types cumuliformes plus grands sont le signe d'une plus grande instabilité atmosphérique et d'une activité convective plus importante. Selon leur taille verticale, les nuages ​​du type cumulus peuvent être de bas niveau ou à plusieurs niveaux avec une étendue verticale modérée à élevée.

Cumulonimbus Incus en phase de dissipation.  Observé en Floride
Cumulus humilis

Cumulonimbiforme

Cumulonimbus sur le golfe du Mexique à Galveston, Texas

Les plus grands nuages ​​à convection libre comprennent le genre cumulonimbus , qui a une étendue verticale imposante. Ils se produisent dans un air très instable et ont souvent des contours flous dans les parties supérieures des nuages ​​qui incluent parfois des sommets d'enclume. Ces nuages ​​sont le produit d'une très forte convection qui peut pénétrer la basse stratosphère.

Niveaux et genres

Les nuages ​​​​troposphériques se forment dans l'un des trois niveaux (anciennement appelés étages ) en fonction de la plage d'altitude au-dessus de la surface de la Terre. Le regroupement des nuages ​​en niveaux est couramment effectué aux fins d ' atlas des nuages ​​, d ' observations météorologiques de surface et de cartes météorologiques . La plage de hauteur de base pour chaque niveau varie en fonction de la zone géographique latitudinale . Chaque niveau d'altitude comprend deux ou trois genres-types différenciés principalement par la forme physique.

Les niveaux standard et les genres-types sont résumés ci-dessous dans l'ordre décroissant approximatif de l'altitude à laquelle chacun est normalement basé. Les nuages ​​à plusieurs niveaux avec une étendue verticale significative sont répertoriés séparément et résumés par ordre croissant approximatif d'instabilité ou d'activité convective.

Haut niveau

Les nuages ​​élevés se forment à des altitudes de 3 000 à 7 600 m (10 000 à 25 000 pieds) dans les régions polaires , de 5 000 à 12 200 m (16 500 à 40 000 pieds) dans les régions tempérées et de 6 100 à 18 300 m (20 000 à 60 000 pieds) dans les tropiques . Tous les nuages ​​cirriformes sont classés comme élevés, constituant ainsi un seul genre cirrus (Ci). Les nuages ​​stratocumuliformes et stratiformes dans la gamme de haute altitude portent le préfixe cirro- , donnant les noms de genre respectifs cirrocumulus (Cc) et cirrostratus (Cs). Si des images satellitaires à résolution limitée de nuages ​​élevés sont analysées sans données à l'appui d'observations humaines directes, il devient impossible de distinguer les formes individuelles ou les types de genres, et ils sont collectivement identifiés comme de type élevé (ou officieusement comme de type cirrus , bien que pas tous de type élevé ). les nuages ​​sont de la forme ou du genre cirrus).

  • Genre cirrus (Ci):
Ce sont principalement des traînées fibreuses de délicats nuages ​​de cristaux de glace blancs, cirriformes, qui se détachent clairement sur le ciel bleu. Les cirrus sont généralement non convectifs, à l'exception des sous-types castellanus et floccus qui présentent une convection limitée. Ils se forment souvent le long d'un courant-jet à haute altitude et au bord d'attaque d'une perturbation frontale ou à basse pression où ils peuvent fusionner en cirrostratus. Ce genre de nuages ​​de haut niveau ne produit pas de précipitations.
Haut cirrus en haut à gauche fusionnant en cirrostratus et quelques cirrocumulus en haut à droite
  • Genre cirrocumulus (Cc):
Il s'agit d'une couche stratocumuliforme élevée d'un blanc pur de convection limitée. Il est composé de cristaux de glace ou de gouttelettes d'eau surfondues apparaissant sous forme de petites masses rondes non ombragées ou de flocons en groupes ou en lignes avec des ondulations comme du sable sur une plage. Des cirrocumulus se forment parfois à côté des cirrus et peuvent être accompagnés ou remplacés par des cirrostratus près du bord d'attaque d'un système météorologique actif. Ce genre-type produit occasionnellement des virga, des précipitations qui s'évaporent sous la base du nuage.
Un grand champ de cirrocumulus dans un ciel bleu, commençant à fusionner près du coin supérieur gauche.
Un grand champ de cirrocumulus
  • Genre cirrostratus (Cs):
Cirrostratus est un mince voile de cristal de glace stratiforme non convectif qui donne généralement lieu à des halos causés par la réfraction des rayons du soleil . Le soleil et la lune sont visibles dans un contour clair. Cirrostratus ne produit pas de précipitations, mais s'épaissit souvent en altostratus devant un front chaud ou une zone de basse pression, ce qui le fait parfois.

Niveau moyen

Scène de lever de soleil donnant un éclat à un nuage altocumulus stratiformis perlucidus (voir aussi 'espèces et variétés')

Les nuages ​​non verticaux du niveau intermédiaire sont préfixés par alto- , ce qui donne les noms de genre altocumulus (Ac) pour les types stratocumuliformes et altostratus (As) pour les types stratiformes. Ces nuages ​​peuvent se former aussi bas que 2 000 m (6 500 pieds) au-dessus de la surface à n'importe quelle latitude, mais peuvent être basés jusqu'à 4 000 m (13 000 pieds) près des pôles, 7 000 m (23 000 pieds) aux latitudes moyennes et 7 600 m (25 000 pieds). pi) sous les tropiques. Comme pour les nuages ​​élevés, les principaux types de genre sont facilement identifiés par l'œil humain, mais il n'est pas possible de les distinguer en utilisant uniquement la photographie par satellite. Lorsque les données à l'appui des observations humaines ne sont pas disponibles, ces nuages ​​sont généralement identifiés collectivement comme de type intermédiaire sur les images satellites.

  • Genre altocumulus (Ac):
Il s'agit d'une couche nuageuse de niveau moyen de convection limitée qui apparaît généralement sous la forme de plaques irrégulières ou de nappes plus étendues disposées en groupes, lignes ou vagues. L'altocumulus peut parfois ressembler à un cirrocumulus, mais il est généralement plus épais et composé d'un mélange de gouttelettes d'eau et de cristaux de glace, de sorte que les bases présentent au moins une nuance gris clair. Les altocumulus peuvent produire des virga, des précipitations très légères qui s'évaporent avant d'atteindre le sol.
  • Genre altostratus (As):
Altostratus translucidus près du haut de la photo se fondant dans l'altostratus opacus près du bas
L'altostratus est un voile non convectif opaque ou translucide de niveau moyen de nuages ​​gris/bleu-gris qui se forme souvent le long des fronts chauds et autour des zones de basse pression. L'altostratus est généralement composé de gouttelettes d'eau, mais peut être mélangé à des cristaux de glace à des altitudes plus élevées. Des altostratus opaques et étendus peuvent produire de légères précipitations continues ou intermittentes.

Niveau faible

Cumulus humilis nuages ​​sur Jakarta , Indonésie

Les nuages ​​​​bas se trouvent près de la surface jusqu'à 2000 m (6500 pieds). Les types de genre de ce niveau n'ont pas de préfixe ou en portent un qui fait référence à une caractéristique autre que l'altitude. Les nuages ​​qui se forment dans le bas niveau de la troposphère ont généralement une structure plus grande que ceux qui se forment dans les niveaux moyen et élevé, de sorte qu'ils peuvent généralement être identifiés par leurs formes et leurs types de genre en utilisant uniquement la photographie par satellite.

Stratocumulus stratiformis perlucidus sur Galapagos , Tortuga Bay (voir aussi 'espèces et variétés')
  • Genre stratocumulus (Sc):
Ce type de genre est une couche nuageuse stratocumuliforme de convection limitée, généralement sous la forme de plaques irrégulières ou de feuilles plus étendues similaires à l'altocumulus mais ayant des éléments plus grands avec un ombrage gris plus profond. Le stratocumulus est souvent présent par temps humide provenant d'autres nuages ​​de pluie, mais ne peut produire que de très légères précipitations à lui seul.
  • Genre cumulus (Cu); espèce humilis – petite étendue verticale :
Ce sont de petits nuages ​​cumuliformes détachés de beau temps qui ont des bases presque horizontales et des sommets aplatis, et ne produisent pas d'averses de pluie.
  • Genre stratus (St):
Stratus nebulosus translucide
Il s'agit d'un type stratiforme non convectif plat ou parfois déchiqueté qui ressemble parfois à un brouillard élevé. Seules de très faibles précipitations peuvent tomber de ce nuage, généralement de la bruine ou des grains de neige. Lorsqu'un stratus très bas descend au niveau de la surface, il perd sa terminologie latine et reçoit le nom commun de brouillard si la visibilité de surface dominante est inférieure à 1 km. Si la visibilité est de 1 km ou plus, la condensation visible est appelée brouillard .

Multi-niveaux ou vertical modéré

Nuage nimbostratus profond à plusieurs niveaux couvrant le ciel avec une couche dispersée de stratus fractus pannus bas (voir aussi les sections « espèces » et « éléments supplémentaires »)
Cumulus humilis et cumulus mediocris avec stratocumulus stratiformis perlucidus au premier plan (voir aussi 'espèces et variétés')

Ces nuages ​​ont des bases de niveau bas à moyen qui se forment n'importe où depuis la surface jusqu'à environ 2 400 m (8 000 pieds) et des sommets qui peuvent s'étendre dans la plage d'altitude moyenne et parfois plus haut dans le cas des nimbostratus.

  • Genre nimbostratus (Ns); multi-niveaux :

Il s'agit d'une couche stratiforme diffuse, gris foncé, à plusieurs niveaux avec une grande étendue horizontale et un développement vertical généralement modéré à profond qui semble faiblement éclairé de l'intérieur. Le nimbostratus se forme normalement à partir d'altostratus de niveau moyen et développe une étendue verticale au moins modérée lorsque la base s'affaisse dans le niveau bas pendant les précipitations qui peuvent atteindre une intensité modérée à forte. Il atteint un développement vertical encore plus important lorsqu'il se développe simultanément vers le haut en raison d'une portance frontale ou cyclonique à grande échelle. Le préfixe nimbo- fait référence à sa capacité à produire de la pluie ou de la neige en continu sur une vaste zone, en particulier devant un front chaud. Cette couche nuageuse épaisse n'a pas de structure imposante propre, mais peut être accompagnée de types cumuliformes ou cumulonimbiformes imposants intégrés. Les météorologues affiliés à l' Organisation météorologique mondiale (OMM) classent officiellement le nimbostratus comme de niveau intermédiaire à des fins synoptiques tout en le qualifiant de manière informelle de multi-niveaux. Les météorologues et éducateurs indépendants semblent divisés entre ceux qui suivent largement le modèle de l'OMM et ceux qui classent le nimbostratus comme de bas niveau, malgré son étendue verticale considérable et sa formation initiale habituelle dans la plage d'altitude moyenne.

  • Genre cumulus (Cu); espèce mediocris – étendue verticale modérée :
Ces nuages ​​cumuliformes de convection libre ont des bases plates claires, gris moyen et des sommets blancs en dôme sous la forme de petites pousses et ne produisent généralement pas de précipitations. Ils se forment généralement dans le bas niveau de la troposphère, sauf dans des conditions de très faible humidité relative, lorsque les bases des nuages ​​peuvent s'élever jusqu'à la plage d'altitude moyenne. Cumulus mediocris est officiellement classé comme de bas niveau et caractérisé de manière plus informelle comme ayant une étendue verticale modérée pouvant impliquer plus d'un niveau d'altitude.

Imposante verticale

Cumulus congestus vertical imposant intégré dans une couche de cumulus mediocris : couche supérieure de stratocumulus stratiformis perlucidus.
Évolution progressive d'un orage unicellulaire

Ces très grands types cumuliformes et cumulonimbiformes ont des bases de nuages ​​dans la même plage de niveaux bas à moyens que les types multiniveaux et verticaux modérés, mais les sommets s'étendent presque toujours dans les niveaux élevés. Contrairement aux nuages ​​​​moins développés verticalement, ils doivent être identifiés par leurs noms ou abréviations standard dans toutes les observations aéronautiques (METARS) et prévisions (TAFS) pour avertir les pilotes d'éventuels temps violents et turbulences.

  • Genre cumulus (Cu); espèce congestus – grande étendue verticale :
L'augmentation de l'instabilité de la masse d'air peut entraîner une très grande croissance des cumulus à convection libre dans la mesure où la hauteur verticale de la base au sommet est supérieure à la largeur de base du nuage. La base du nuage prend une coloration grise plus foncée et le sommet ressemble généralement à un chou-fleur. Ce type de nuage peut produire des averses modérées à fortes et est désigné cumulus bourgeonnant (Tcu) par l' Organisation de l'aviation civile internationale (OACI) .
  • Genre cumulonimbus (Cb):
Cumulonimbus isolé sur le désert de Mojave , libérant une forte averse
Ce type de genre est une masse lourde, imposante et cumulonimbiforme de nuage à convection libre avec une base gris foncé à presque noire et un sommet très élevé en forme de montagne ou d'énorme tour. Les cumulonimbus peuvent produire des orages , des pluies torrentielles locales très abondantes pouvant provoquer des crues soudaines et divers types d' éclairs , y compris des éclairs nuage-sol pouvant provoquer des incendies de forêt . D'autres phénomènes météorologiques violents convectifs peuvent ou non être associés à des orages et comprennent de fortes averses de neige , de la grêle , un fort cisaillement du vent , des rafales descendantes et des tornades . De tous ces événements possibles liés aux cumulonimbus, la foudre est le seul d'entre eux qui nécessite qu'un orage se produise puisque c'est la foudre qui crée le tonnerre. Les cumulonimbus peuvent se former dans des conditions de masse d'air instables, mais ont tendance à être plus concentrés et intenses lorsqu'ils sont associés à des fronts froids instables .

Espèces

Les types de genre sont généralement divisés en sous-types appelés espèces qui indiquent des détails structurels spécifiques qui peuvent varier en fonction des caractéristiques de stabilité et de cisaillement du vent de l'atmosphère à un moment et à un endroit donnés. Malgré cette hiérarchie, une espèce particulière peut être un sous-type de plus d'un genre, surtout si les genres ont la même forme physique et se différencient les uns des autres principalement par l'altitude ou le niveau. Il existe quelques espèces, chacune pouvant être associée à des genres de plus d'une forme physique. Les types d'espèces sont regroupés ci-dessous selon les formes physiques et les genres auxquels chacun est normalement associé. Les formes, genres et espèces sont répertoriés de gauche à droite dans l'ordre croissant approximatif d'instabilité ou d'activité convective.

Formes et niveaux Stratiforme
non convectif
Cirriforme
principalement non convectif
Stratocumuliforme
à convection limitée
Cumuliforme
libre-convectif
Cumulonimbiforme
forte convection
Haut niveau Cirrostratus
* nebulosus
* fibratus
Cirrus
non convectif
* uncinus
* fibratus
* spissatus
convectif limité
* castellanus
* floccus
Cirrocumulus
* stratiformis
* lenticularis
* castellanus
* floccus
Niveau moyen Altostratus
* aucune espèce différenciée
(toujours nébuleuse)
Altocumulus
* stratiformis
* lenticularis
* castellanus
* floccus
* volutus
Niveau faible Stratus
* nébuleux
* fractus
Stratocumulus
* stratiformis
* lenticularis
* castellanus
* floccus
* volutus
Cumulus
* humilis
* fractus
Multi-niveaux ou vertical modéré Nimbostratus
* aucune espèce différenciée
(toujours nébuleuse)
Cumulus
* médiocre
Imposante verticale Cumulus
* congestion
Cumulonimbus
* calvus
* capillatus

Stable ou plutôt stable

Parmi le groupe stratiforme non convectif, les cirrostratus de haut niveau comprennent deux espèces. Cirrostratus nebulosus a une apparence plutôt diffuse sans détails structurels. Cirrostratus fibratus est une espèce composée de filaments semi-fusionnés qui sont en transition vers ou depuis les cirrus. Les altostratus de niveau moyen et les nimbostratus à plusieurs niveaux ont toujours un aspect plat ou diffus et ne sont donc pas subdivisés en espèces. Le stratus bas appartient à l'espèce nebulosus sauf lorsqu'il est fragmenté en feuilles irrégulières de stratus fractus (voir ci-dessous).

Les nuages ​​cirriformes ont trois espèces non convectives qui peuvent se former dans des conditions de masse d'air stables . Les cirrus fibratus comprennent des filaments qui peuvent être droits, ondulés ou parfois tordus par le cisaillement du vent. L'espèce uncinus est similaire mais a des crochets renversés aux extrémités. Les cirrus spissatus apparaissent sous forme de plaques opaques pouvant présenter une teinte gris clair.

Altocumulus lenticularis se formant sur les montagnes du Wyoming avec couche inférieure de cumulus mediocris et couche supérieure de cirrus spissatus

Les genres-types stratocumuliformes ( cirrocumulus , altocumulus et stratocumulus ) qui apparaissent dans l'air principalement stable avec une convection limitée ont deux espèces chacun. Les espèces stratiformis se présentent normalement en nappes étendues ou en parcelles plus petites où il n'y a qu'une activité convective minimale. Les nuages ​​​​de l' espèce lenticularis ont tendance à avoir des formes en forme de lentilles effilées aux extrémités. Ils sont le plus souvent considérés comme des nuages ​​orographiques à ondes de montagne , mais peuvent se produire n'importe où dans la troposphère où il y a un fort cisaillement du vent combiné à une stabilité suffisante de la masse d'air pour maintenir une structure nuageuse généralement plate. Ces deux espèces peuvent être trouvées dans les niveaux haut, moyen ou bas de la troposphère selon le genre ou les genres stratocumuliformes présents à un moment donné.

En lambeaux

L'espèce fractus présente une instabilité variable car il peut s'agir d'une subdivision de genres-types de différentes formes physiques qui ont des caractéristiques de stabilité différentes. Ce sous-type peut se présenter sous la forme de nappes stratiformes irrégulières mais le plus souvent stables (stratus fractus) ou de petits amas cumuliformes déchiquetés avec une instabilité un peu plus grande (cumulus fractus). Lorsque les nuages ​​de cette espèce sont associés à des systèmes nuageux précipitants d'étendue verticale et parfois horizontale considérables, ils sont également classés comme nuages ​​accessoires sous le nom de pannus (voir la section sur les caractéristiques supplémentaires).

Partiellement instable

Exemple de formation d'un nuage castellanus

Ces espèces sont des subdivisions de types de genre qui peuvent se produire dans un air partiellement instable avec une convection limitée . L'espèce castellanus apparaît lorsqu'une couche stratocumuliforme ou cirriforme principalement stable est perturbée par des zones localisées d'instabilité de la masse d'air, généralement le matin ou l'après-midi. Il en résulte la formation d'accumulations cumuliformes enchâssées issues d'une base stratiforme commune. Castellanus ressemble aux tourelles d'un château vu de côté et peut être trouvé avec des genres stratocumuliformes à n'importe quel niveau d'altitude troposphérique et avec des plaques à convection limitée de cirrus de haut niveau. Les nuages ​​touffus des espèces de floccus les plus détachées sont des subdivisions de genres-types qui peuvent être cirriformes ou stratocumuliformes dans leur structure globale. On les voit parfois avec des cirrus, des cirrocumulus, des altocumulus et des stratocumulus.

Une espèce nouvellement reconnue de stratocumulus ou d'altocumulus a reçu le nom de volutus , un nuage en rouleau qui peut se produire devant une formation de cumulonimbus. Certains volutes se forment à la suite d'interactions avec des caractéristiques géographiques spécifiques plutôt qu'avec un nuage parent. Le nuage géographiquement spécifique le plus étrange de ce type est peut-être le Morning Glory , un nuage cylindrique roulant qui apparaît de manière imprévisible au-dessus du golfe de Carpentaria dans le nord de l'Australie . Associé à une puissante « ondulation » dans l'atmosphère, le nuage peut être « surfé » dans les avions planeurs .

Instable ou presque instable

L'instabilité plus générale de la masse d'air dans la troposphère a tendance à produire des nuages ​​du type cumulus plus librement convectif , dont les espèces sont principalement des indicateurs des degrés d'instabilité atmosphérique et du développement vertical des nuages ​​qui en résulte. Un nuage cumulus se forme initialement dans le bas niveau de la troposphère sous la forme d'un petit nuage de l'espèce humilis qui ne montre qu'un léger développement vertical. Si l'air devient plus instable, le nuage a tendance à se développer verticalement dans l'espèce mediocris , puis fortement convective congestus , l'espèce de cumulus la plus haute qui est du même type que l' Organisation de l'aviation civile internationale appelle «cumulus imposants».

Nuage Cumulus mediocris, sur le point de se transformer en cumulus congestus

Avec des conditions atmosphériques très instables, les gros cumulus peuvent continuer à se développer en cumulonimbus calvus encore plus fortement convectif (essentiellement un très grand nuage de congestus qui produit le tonnerre), puis finalement en l'espèce capillatus lorsque des gouttelettes d'eau surfondues au sommet du nuage se transforment en glace cristaux lui donnant un aspect cirriforme.

Variétés

Les genres et les types d'espèces sont subdivisés en variétés dont les noms peuvent apparaître après le nom de l'espèce pour fournir une description plus complète d'un nuage. Certaines variétés de nuages ​​ne sont pas limitées à un niveau ou à une forme d'altitude spécifique et peuvent donc être communes à plusieurs genres ou espèces.

Basé sur l'opacité

Une couche de stratocumulus stratiformis perlucidus cachant le soleil couchant avec une couche de fond de stratocumulus cumulogenitus ressemblant à des montagnes lointaines.

Toutes les variétés de nuages ​​appartiennent à l'un des deux groupes principaux. Un groupe identifie les opacités de structures nuageuses particulières de bas et moyen niveaux et comprend les variétés translucidus (mince translucide), perlucidus (épais opaque avec translucides ou très petites coupures claires) et opacus (épais opaque). Ces variétés sont toujours identifiables pour les genres et espèces de nuages ​​à opacité variable. Tous trois sont associés aux espèces stratiformis d'altocumulus et de stratocumulus. Cependant, seules deux variétés sont observées avec altostratus et stratus nebulosus dont les structures uniformes empêchent la formation d'une variété perlucidus. Les variétés basées sur l'opacité ne sont pas appliquées aux nuages ​​élevés car elles sont toujours translucides ou, dans le cas des cirrus spissatus, toujours opaques.

Basé sur des modèles

Cirrus fibratus radiatus au-dessus de l' observatoire La Silla de l'ESO

Un deuxième groupe décrit les arrangements occasionnels des structures nuageuses en motifs particuliers qui sont discernables par un observateur basé en surface (les champs nuageux étant généralement visibles uniquement à partir d'une altitude significative au-dessus des formations). Ces variétés ne sont pas toujours présentes avec les genres et espèces auxquels elles sont autrement associées, mais n'apparaissent que lorsque les conditions atmosphériques favorisent leur formation. Les variétés Intortus et vertebratus se produisent occasionnellement avec le cirrus fibratus. Ce sont respectivement des filaments torsadés en formes irrégulières et ceux qui sont disposés en arêtes de poisson, généralement par des courants de vent irréguliers qui favorisent la formation de ces variétés. La variété radiatus est associée à des rangées de nuages ​​d'un type particulier qui semblent converger à l'horizon. On l'observe parfois avec les espèces fibratus et uncinus de cirrus, les espèces stratiformis d'altocumulus et stratocumulus, les espèces mediocris et parfois humilis de cumulus, et avec le genre altostratus.

Altocumulus stratiformis duplicatus au lever du soleil dans le désert de Mojave en Californie, États-Unis (couche supérieure orange à blanche ; couche inférieure grise)

Une autre variété, duplicatus (couches rapprochées du même type, l'une au-dessus de l'autre), se rencontre parfois avec des cirrus des espèces fibratus et uncinus, et avec des altocumulus et stratocumulus des espèces stratiformis et lenticularis. La variété undulatus (ayant une base ondulée ondulée) peut se produire avec n'importe quel nuage des espèces stratiformis ou lenticularis, et avec altostratus. Il n'est que rarement observé avec stratus nebulosus. La variété lacunosus est causée par des courants descendants localisés qui créent des trous circulaires en forme de nid d'abeille ou de filet. On le voit parfois avec des cirrocumulus et des altocumulus des espèces stratiformis, castellanus et floccus, et avec des stratocumulus des espèces stratiformis et castellanus.

Combinaisons

Il est possible que certaines espèces présentent des variétés combinées en même temps, en particulier si une variété est basée sur l'opacité et l'autre est basée sur le motif. Un exemple de ceci serait une couche d' altocumulus stratiformis disposée en rangées apparemment convergentes séparées par de petites ruptures. Le nom technique complet d'un nuage dans cette configuration serait altocumulus stratiformis radiatus perlucidus , qui identifierait respectivement son genre, son espèce et ses deux variétés combinées.

Clouds accessoires, fonctionnalités supplémentaires et autres types dérivés

Les caractéristiques supplémentaires et les nuages ​​accessoires ne sont pas d'autres subdivisions des types de nuages ​​en dessous du niveau des espèces et des variétés. Ce sont plutôt des hydrométéores ou des types de nuages ​​​​spéciaux avec leurs propres noms latins qui se forment en association avec certains genres, espèces et variétés de nuages. Les caractéristiques supplémentaires, qu'elles soient sous forme de nuages ​​ou de précipitations, sont directement attachées au genre-nuage principal. Les nuages ​​accessoires, en revanche, sont généralement détachés du nuage principal.

Caractéristiques supplémentaires basées sur les précipitations

Un groupe de caractéristiques supplémentaires ne sont pas les formations nuageuses réelles, mais les précipitations qui tombent lorsque les gouttelettes d'eau ou les cristaux de glace qui composent les nuages ​​visibles sont devenus trop lourds pour rester en l'air. Virga est une caractéristique observée avec des nuages ​​produisant des précipitations qui s'évaporent avant d'atteindre le sol, ceux-ci étant des genres cirrocumulus, altocumulus, altostratus, nimbostratus, stratocumulus, cumulus et cumulonimbus.

Lorsque la précipitation atteint le sol sans s'évaporer complètement, elle est désignée comme caractéristique praecipitatio . Cela se produit normalement avec des altostratus opacus, qui peuvent produire des précipitations étendues mais généralement légères, et avec des nuages ​​​​plus épais qui montrent un développement vertical important. Parmi ces derniers, le cumulus mediocris à croissance ascendante ne produit que des averses légères isolées, tandis que le nimbostratus à croissance descendante est capable de précipitations plus lourdes et plus étendues. Les nuages ​​verticaux imposants ont la plus grande capacité à produire des événements de précipitations intenses, mais ceux-ci ont tendance à être localisés à moins qu'ils ne soient organisés le long de fronts froids rapides. Des averses d'intensité modérée à forte peuvent tomber des cumulus congestus. Cumulonimbus, le plus grand de tous les genres de nuages, a la capacité de produire de très fortes averses. Les stratus bas ne produisent généralement que de légères précipitations, mais cela se produit toujours en tant que caractéristique praecipitatio en raison du fait que ce genre de nuage se trouve trop près du sol pour permettre la formation de virga.

Fonctionnalités supplémentaires basées sur le cloud

Incus est la caractéristique supplémentaire la plus spécifique au type, observée uniquement avec les cumulonimbus de l'espèce capillatus. Un sommet de nuage cumulonimbus incus est celui qui s'est étalé en une forme d'enclume claire à la suite de la montée des courants d'air frappant la couche de stabilité à la tropopause où l'air ne continue plus à se refroidir avec l'augmentation de l'altitude.

La caractéristique mammaire se forme à la base des nuages ​​sous forme de protubérances en forme de bulles orientées vers le bas causées par des courants descendants localisés dans le nuage. Il est aussi parfois appelé mammatus , une version antérieure du terme utilisé avant une normalisation de la nomenclature latine provoquée par l'Organisation météorologique mondiale au cours du XXe siècle. Le plus connu est le cumulonimbus avec mammatus , mais la caractéristique mammaire est également observée occasionnellement avec les cirrus, les cirrocumulus, les altocumulus, les altostratus et les stratocumulus.

Un tuba est une colonne nuageuse qui peut pendre du bas d'un cumulus ou d'un cumulonimbus. Une colonne nouvellement formée ou mal organisée peut être relativement bénigne, mais peut rapidement s'intensifier en un nuage en entonnoir ou une tornade.

Une caractéristique d' arc est un nuage en rouleau avec des bords déchiquetés attachés à la partie avant inférieure du cumulus congestus ou du cumulonimbus qui se forme le long du bord d'attaque d'une ligne de grains ou d'un écoulement d'orage. Une grande formation d'arc peut avoir l'apparence d'un arc sombre et menaçant.

Plusieurs nouvelles caractéristiques supplémentaires ont été officiellement reconnues par l' Organisation météorologique mondiale (OMM). Le fluctus caractéristique peut se former dans des conditions de fort cisaillement du vent atmosphérique lorsqu'un nuage stratocumulus, altocumulus ou cirrus se brise en crêtes régulièrement espacées. Cette variante est parfois connue de manière informelle sous le nom de nuage de Kelvin – Helmholtz (onde) . Ce phénomène a également été observé dans des formations nuageuses au-dessus d'autres planètes et même dans l'atmosphère du soleil. Une autre caractéristique nuageuse en forme de vague très perturbée mais plus chaotique associée aux nuages ​​stratocumulus ou altocumulus a reçu le nom latin asperitas . Le cavum de caractéristique supplémentaire est un trou de strie circulaire qui se forme parfois dans une fine couche d'altocumulus ou de cirrocumulus surfondus. Des traînées d'automne composées de virga ou de volutes de cirrus sont généralement observées sous le trou lorsque les cristaux de glace tombent à une altitude inférieure. Ce type de trou est généralement plus grand que les trous lacunosus typiques. Une caractéristique de murus est un nuage mural cumulonimbus avec une base de nuage en rotation qui s'abaisse et qui peut conduire au développement de tornades. Une cauda est un nuage de queue qui s'étend horizontalement loin du murus et est le résultat de l'alimentation en air de la tempête.

Nuages ​​accessoires

Les formations nuageuses supplémentaires détachées du nuage principal sont appelées nuages ​​accessoires . Les nuages ​​​​précipitants plus lourds, les nimbostratus , les cumulus bourgeonnants ( cumulus congestus ) et les cumulonimbus voient généralement la formation dans les précipitations de la fonction pannus , des nuages ​​​​bas en lambeaux des genres et des espèces cumulus fractus ou stratus fractus .

Un groupe de nuages ​​accessoires comprend des formations qui sont principalement associées à des nuages ​​cumuliformes et cumulonimbiformes à croissance ascendante de convection libre. Pileus est un nuage de calotte qui peut se former sur un cumulonimbus ou un grand nuage cumulus, tandis qu'un élément velum est une fine feuille horizontale qui se forme parfois comme un tablier autour du milieu ou devant le nuage parent. Un nuage accessoire récemment reconnu officiellement par l'Organisation météorologique mondiale est le flumen , également connu de manière plus informelle sous le nom de queue de castor . Il est formé par l' afflux chaud et humide d'un orage supercellulaire et peut être confondu avec une tornade. Bien que le flumen puisse indiquer un risque de tornade, il ressemble en apparence aux nuages ​​pannus ou scud et ne tourne pas.

Mère nuages

Cumulus se répandant en partie dans stratocumulus cumulogenitus sur le port du Pirée en Grèce

Les nuages ​​se forment initialement dans l'air clair ou deviennent des nuages ​​lorsque le brouillard s'élève au-dessus du niveau de la surface. Le genre d'un nuage nouvellement formé est déterminé principalement par les caractéristiques de la masse d'air telles que la stabilité et la teneur en humidité. Si ces caractéristiques changent avec le temps, le genre a tendance à changer en conséquence. Lorsque cela se produit, le genre d'origine est appelé un nuage mère . Si le nuage mère conserve une grande partie de sa forme originale après l'apparition du nouveau genre, on l'appelle un nuage génitus . Un exemple en est le stratocumulus cumulogenitus , un nuage stratocumulus formé par l'étalement partiel d'un type cumulus lorsqu'il y a une perte de portance convective. Si le nuage mère subit un changement complet de genre, il est considéré comme un nuage mutatus .

Nuage mère Cumulonimbus se dissipant en stratocumulus cumulonimbogenitus au crépuscule

Autres nuages ​​genitus et mutatus

Les catégories genitus et mutatus ont été élargies pour inclure certains types qui ne proviennent pas de nuages ​​​​préexistants. Le terme flammagenitus (du latin pour «fait par le feu») s'applique aux cumulus congestus ou cumulonimbus qui sont formés par des incendies à grande échelle ou des éruptions volcaniques. Les petits nuages ​​​​"pyrocumulus" ou "fumulus" de bas niveau formés par une activité industrielle confinée sont maintenant classés comme cumulus homogenitus (latin pour "créé par l'homme"). Les traînées de condensation formées par les gaz d'échappement des aéronefs volant dans le niveau supérieur de la troposphère peuvent persister et se propager dans des formations ressemblant à des cirrus qui sont désignées cirrus homogenitus . Si un nuage de cirrus homogenitus se transforme complètement en l'un des genres de haut niveau, il est appelé cirrus, cirrostratus ou cirrocumulus homomutatus . Stratus cataractagenitus (du latin pour 'cataract-made') sont générés par les embruns des chutes d'eau. Silvagenitus (latin pour 'forest-made') est un stratus qui se forme lorsque de la vapeur d'eau est ajoutée à l'air au-dessus d'un couvert forestier.

Champs de stratocumulus

Les stratocumulus peuvent être organisés en "champs" qui prennent certaines formes et caractéristiques spécialement classées. En général, ces champs sont plus perceptibles à haute altitude qu'au niveau du sol. On les retrouve souvent sous les formes suivantes :

  • Actinoforme , qui ressemble à une feuille ou à une roue à rayons.
  • Cellule fermée, trouble au centre et claire sur les bords, semblable à un nid d'abeille rempli .
  • Cellule ouverte, qui ressemble à un nid d'abeilles vide, avec des nuages ​​sur les bords et un espace clair et ouvert au milieu.

Rues tourbillonnantes

Cirrus fibratus intortus s'est formé dans une rue de vortex de Kármán au crépuscule du soir

Ces modèles sont formés à partir d'un phénomène connu sous le nom de vortex de Kármán qui porte le nom de l'ingénieur et dynamisateur des fluides Theodore von Kármán . Les nuages ​​poussés par le vent peuvent former des rangées parallèles qui suivent la direction du vent. Lorsque le vent et les nuages ​​rencontrent des éléments terrestres à haute altitude tels que des îles proéminentes verticalement, ils peuvent former des tourbillons autour des masses terrestres élevées qui donnent aux nuages ​​une apparence tordue.

Distribution : là où les nuages ​​​​troposphériques sont les plus et les moins répandus

Convergence le long des zones dépressionnaires

Couverture nuageuse mondiale, moyenne sur le mois d'octobre 2009. Image satellite composite de la NASA .
Ces cartes affichent la fraction de la surface de la Terre qui était nuageuse en moyenne au cours de chaque mois de janvier 2005 à août 2013. Les mesures ont été recueillies par le spectroradiomètre imageur à résolution moyenne (MODIS) sur le satellite Terra de la NASA. Les couleurs vont du bleu (pas de nuages) au blanc (totalement nuageux). Comme un appareil photo numérique, MODIS collecte des informations dans des cases quadrillées, ou pixels. La fraction nuageuse est la partie de chaque pixel couverte par les nuages. Les couleurs vont du bleu (pas de nuages) au blanc (totalement nuageux). ( cliquez pour plus de détails )

Bien que la distribution locale des nuages ​​puisse être considérablement influencée par la topographie, la prévalence globale de la couverture nuageuse dans la troposphère a tendance à varier davantage selon la latitude . Il est le plus répandu dans et le long des zones de basse pression de convergence troposphérique de surface qui encerclent la Terre près de l' équateur et près du 50e parallèle de latitude dans les hémisphères nord et sud . Les processus de refroidissement adiabatique qui conduisent à la création de nuages ​​au moyen d'agents de levage sont tous associés à la convergence ; un processus qui implique l'afflux horizontal et l'accumulation d'air à un endroit donné, ainsi que la vitesse à laquelle cela se produit. Près de l'équateur, l'augmentation de la nébulosité est due à la présence de la zone de convergence intertropicale à basse pression (ITCZ) où l'air très chaud et instable favorise principalement les nuages ​​cumuliformes et cumulonimbiformes. Des nuages ​​de pratiquement n'importe quel type peuvent se former le long des zones de convergence des latitudes moyennes en fonction de la stabilité et de la teneur en humidité de l'air. Ces zones de convergence extratropicales sont occupées par les fronts polairesles masses d'air d'origine polaire se rencontrent et s'affrontent avec celles d'origine tropicale ou subtropicale. Cela conduit à la formation de cyclones extratropicaux météorologiques composés de systèmes nuageux qui peuvent être stables ou instables à des degrés divers selon les caractéristiques de stabilité des différentes masses d'air en conflit.

Divergence le long des zones anticycloniques

La divergence est le contraire de la convergence. Dans la troposphère terrestre, il s'agit de la sortie horizontale d'air de la partie supérieure d'une colonne d'air montante ou de la partie inférieure d'une colonne d'abaissement souvent associée à une zone ou à une crête de haute pression. La nébulosité a tendance à être moins répandue près des pôles et dans les régions subtropicales proches des 30e parallèles, au nord et au sud. Ces dernières sont parfois appelées les latitudes du cheval . La présence d'une crête subtropicale à haute pression à grande échelle de chaque côté de l'équateur réduit la nébulosité à ces basses latitudes. Des schémas similaires se produisent également à des latitudes plus élevées dans les deux hémisphères.

Luminance, réflectivité et coloration

La luminance ou la luminosité d'un nuage est déterminée par la façon dont la lumière est réfléchie, diffusée et transmise par les particules du nuage. Sa luminosité peut également être affectée par la présence de brume ou de photométéores tels que des halos et des arcs-en-ciel. Dans la troposphère, les nuages ​​denses et profonds présentent une réflectance élevée (70 % à 95 %) sur tout le spectre visible . De minuscules particules d'eau sont densément emballées et la lumière du soleil ne peut pas pénétrer loin dans le nuage avant d'être réfléchie, ce qui donne au nuage sa couleur blanche caractéristique, en particulier lorsqu'il est vu du haut. Les gouttelettes de nuages ​​ont tendance à diffuser efficacement la lumière, de sorte que l'intensité du rayonnement solaire diminue avec la profondeur dans les gaz. En conséquence, la base des nuages ​​peut varier d'un gris très clair à très foncé en fonction de l'épaisseur du nuage et de la quantité de lumière réfléchie ou transmise à l'observateur. Les nuages ​​troposphériques hauts et fins réfléchissent moins de lumière en raison de la concentration relativement faible de cristaux de glace constitutifs ou de gouttelettes d'eau surfondues, ce qui donne un aspect légèrement blanc cassé. Cependant, un épais nuage de cristaux de glace dense apparaît d'un blanc brillant avec une nuance de gris prononcée en raison de sa plus grande réflectivité.

À mesure qu'un nuage troposphérique mûrit, les gouttelettes d'eau denses peuvent se combiner pour produire des gouttelettes plus grosses. Si les gouttelettes deviennent trop grosses et trop lourdes pour être maintenues en l'air par la circulation de l'air, elles tomberont du nuage sous forme de pluie . Par ce processus d'accumulation, l'espace entre les gouttelettes devient de plus en plus grand, permettant à la lumière de pénétrer plus loin dans le nuage. Si le nuage est suffisamment grand et que les gouttelettes à l'intérieur sont suffisamment espacées, un pourcentage de la lumière qui pénètre dans le nuage n'est pas réfléchi mais est absorbé, ce qui donne au nuage un aspect plus sombre. Un exemple simple de ceci est le fait de pouvoir voir plus loin sous une forte pluie que dans un épais brouillard. Ce processus de réflexion / absorption est à l'origine de la gamme de couleur des nuages ​​du blanc au noir.

Des colorations frappantes des nuages ​​peuvent être observées à n'importe quelle altitude, la couleur d'un nuage étant généralement la même que celle de la lumière incidente. Pendant la journée, lorsque le soleil est relativement haut dans le ciel, les nuages ​​troposphériques apparaissent généralement d'un blanc éclatant sur le dessus avec différentes nuances de gris en dessous. Les nuages ​​fins peuvent sembler blancs ou sembler avoir acquis la couleur de leur environnement ou de leur arrière-plan. Les nuages ​​rouges, oranges et roses se produisent presque entièrement au lever/coucher du soleil et sont le résultat de la diffusion de la lumière du soleil par l'atmosphère. Lorsque le soleil est juste en dessous de l'horizon, les nuages ​​bas sont gris, les nuages ​​moyens apparaissent roses et les nuages ​​hauts sont blancs ou blanc cassé. Les nuages ​​la nuit sont noirs ou gris foncé dans un ciel sans lune, ou blanchâtres lorsqu'ils sont éclairés par la lune. Ils peuvent également refléter les couleurs des grands incendies, des lumières de la ville ou des aurores qui pourraient être présentes.

Un nuage cumulonimbus qui semble avoir une teinte verdâtre ou bleuâtre est un signe qu'il contient des quantités extrêmement élevées d'eau; grêle ou pluie qui diffusent la lumière d'une manière qui donne au nuage une couleur bleue. Une colorisation verte se produit principalement en fin de journée lorsque le soleil est relativement bas dans le ciel et que la lumière solaire incidente a une teinte rougeâtre qui apparaît verte lorsqu'elle éclaire un très grand nuage bleuté. Les tempêtes de type supercellulaire sont plus susceptibles d'être caractérisées par cela, mais n'importe quelle tempête peut apparaître de cette façon. Une telle coloration n'indique pas directement qu'il s'agit d'un orage violent, elle ne fait que confirmer son potentiel. Puisqu'une teinte verte/bleue signifie de grandes quantités d'eau, un fort courant ascendant pour la soutenir, des vents violents de la tempête qui pleuvent et de la grêle humide ; tous les éléments qui augmentent les chances qu'elle devienne grave peuvent tous en être déduits. De plus, plus le courant ascendant est fort, plus la tempête est susceptible de subir une tornadogénèse et de produire de la grosse grêle et des vents violents.

Des nuages ​​jaunâtres peuvent être observés dans la troposphère de la fin du printemps au début de l'automne pendant la saison des incendies de forêt . La couleur jaune est due à la présence de polluants dans la fumée. Les nuages ​​jaunâtres sont causés par la présence de dioxyde d'azote et sont parfois observés dans les zones urbaines où les niveaux de pollution atmosphérique sont élevés.

Effets sur la troposphère, le climat et le changement climatique

Les nuages ​​​​troposphériques exercent de nombreuses influences sur la troposphère et le climat de la Terre. D'abord et avant tout, ils sont la source des précipitations, influençant ainsi grandement la distribution et la quantité des précipitations. En raison de leur flottabilité différentielle par rapport à l'air sans nuages ​​environnant, les nuages ​​peuvent être associés à des mouvements verticaux de l'air qui peuvent être convectifs, frontaux ou cycloniques. Le mouvement est ascendant si les nuages ​​sont moins denses car la condensation de la vapeur d'eau libère de la chaleur, réchauffant l'air et diminuant ainsi sa densité. Cela peut entraîner un mouvement vers le bas car le soulèvement de l'air entraîne un refroidissement qui augmente sa densité. Tous ces effets dépendent subtilement de la structure verticale de la température et de l'humidité de l'atmosphère et entraînent une redistribution majeure de la chaleur qui affecte le climat de la Terre.

La complexité et la diversité des nuages ​​dans la troposphère est une raison majeure de la difficulté à quantifier les effets des nuages ​​sur le climat et le changement climatique. D'une part, les sommets des nuages ​​​​blancs favorisent le refroidissement de la surface de la Terre en réfléchissant le rayonnement à ondes courtes (visible et proche infrarouge) du soleil, diminuant la quantité de rayonnement solaire absorbée à la surface, améliorant l' albédo de la Terre . La majeure partie de la lumière du soleil qui atteint le sol est absorbée, réchauffant la surface, qui émet un rayonnement vers le haut à des longueurs d'onde infrarouges plus longues. À ces longueurs d'onde, cependant, l'eau contenue dans les nuages ​​agit comme un absorbeur efficace. L'eau réagit en rayonnant, également dans l'infrarouge, à la fois vers le haut et vers le bas, et le rayonnement descendant à ondes longues entraîne un réchauffement accru à la surface. Ceci est analogue à l' effet de serre des gaz à effet de serre et de la vapeur d'eau .

Les genres-types de haut niveau montrent particulièrement cette dualité avec à la fois un refroidissement par albédo à ondes courtes et des effets de réchauffement par effet de serre à ondes longues. Dans l'ensemble, les nuages ​​de cristaux de glace de la haute troposphère (cirrus) ont tendance à favoriser un réchauffement net. Cependant, l'effet de refroidissement est dominant avec les nuages ​​moyens et bas, surtout lorsqu'ils se forment en nappes étendues. Les mesures de la NASA indiquent que dans l'ensemble, les effets des nuages ​​bas et moyens qui ont tendance à favoriser le refroidissement l'emportent sur les effets de réchauffement des couches élevées et les résultats variables associés aux nuages ​​développés verticalement.

Aussi difficile qu'il soit d'évaluer les influences des nuages ​​actuels sur le climat actuel, il est encore plus problématique de prédire les changements dans la configuration et les propriétés des nuages ​​dans un climat futur plus chaud, et les influences des nuages ​​qui en résultent sur le climat futur. Dans un climat plus chaud, plus d'eau entrerait dans l'atmosphère par évaporation à la surface; à mesure que les nuages ​​se forment à partir de la vapeur d'eau, on s'attend à ce que la nébulosité augmente. Mais dans un climat plus chaud, des températures plus élevées auraient tendance à faire évaporer les nuages. Ces deux déclarations sont considérées comme exactes et les deux phénomènes, connus sous le nom de rétroactions des nuages, se retrouvent dans les calculs des modèles climatiques. D'une manière générale, si les nuages, en particulier les nuages ​​bas, augmentent dans un climat plus chaud, l'effet de refroidissement qui en résulte entraîne une rétroaction négative de la réponse climatique à l'augmentation des gaz à effet de serre. Mais si les nuages ​​bas diminuent ou si les nuages ​​hauts augmentent, la rétroaction est positive. Les quantités différentes de ces rétroactions sont la principale raison des différences dans les sensibilités climatiques des modèles climatiques mondiaux actuels. En conséquence, de nombreuses recherches se sont concentrées sur la réponse des nuages ​​bas et verticaux au changement climatique. Cependant, les principaux modèles mondiaux produisent des résultats assez différents, certains montrant une augmentation des nuages ​​bas et d'autres une diminution. Pour ces raisons, le rôle des nuages ​​troposphériques dans la régulation du temps et du climat reste une source majeure d'incertitude dans les projections du réchauffement climatique .

Stratosphérique polaire

Nuages ​​nacrés lenticulaires au-dessus de l'Antarctique

Les nuages ​​stratosphériques polaires (PSC) se forment dans la partie la plus basse de la stratosphère pendant l' hiver , à l'altitude et pendant la saison qui produit les températures les plus froides et donc les meilleures chances de déclencher la condensation causée par le refroidissement adiabatique. L'humidité est rare dans la stratosphère, de sorte que les nuages ​​nacrés et non nacrés à cette gamme d'altitude sont limités aux régions polaires en hiver où l'air est le plus froid.

Les PSC présentent une certaine variation de structure en fonction de leur composition chimique et des conditions atmosphériques, mais sont limités à une seule plage d'altitude très élevée d'environ 15 000 à 25 000 m (49 200 à 82 000 pieds), ils ne sont donc pas classés en niveaux d'altitude, types de genre , espèces ou variétés. Il n'y a pas de nomenclature latine à la manière des nuages ​​troposphériques, mais plutôt des noms descriptifs utilisant l'anglais courant.

Les PSC d'acide nitrique et d'eau surfondus, parfois connus sous le nom de type 1, ont généralement un aspect stratiforme ressemblant à des cirrostratus ou à de la brume, mais comme ils ne sont pas congelés en cristaux, ils ne présentent pas les couleurs pastel des types nacrés. Ce type de PSC a été identifié comme une cause d'appauvrissement de la couche d'ozone dans la stratosphère. Les types nacrés congelés sont généralement très fins avec des colorations nacrées et un aspect ondulant cirriforme ou lenticulaire (stratocumuliforme). Ceux-ci sont parfois appelés type 2.

Mésosphérique polaire

Nuage noctilescent au-dessus de l'Estonie

Les nuages ​​mésosphériques polaires se forment à une plage d'altitude extrême d'environ 80 à 85 km (50 à 53 mi). On leur donne le nom latin noctilucent en raison de leur illumination bien après le coucher du soleil et avant le lever du soleil. Ils ont généralement une coloration blanc bleuté ou argenté qui peut ressembler à des cirrus très éclairés. Les nuages ​​noctulescents peuvent parfois prendre une teinte plus rouge ou orange. Ils ne sont pas assez courants ou répandus pour avoir un effet significatif sur le climat. Cependant, une fréquence croissante d'apparition de nuages ​​noctulescents depuis le 19ème siècle peut être le résultat du changement climatique.

Les nuages ​​noctilescents sont les plus hauts de l'atmosphère et se forment près du sommet de la mésosphère à environ dix fois l'altitude des hauts nuages ​​troposphériques. Du niveau du sol, on peut parfois les voir éclairées par le soleil pendant le crépuscule profond . Les recherches en cours indiquent que la portance convective dans la mésosphère est suffisamment forte pendant l' été polaire pour provoquer un refroidissement adiabatique d'une petite quantité de vapeur d'eau jusqu'au point de saturation. Cela a tendance à produire les températures les plus froides de toute l'atmosphère juste en dessous de la mésopause. Ces conditions se traduisent par le meilleur environnement pour la formation de nuages ​​mésosphériques polaires. Il existe également des preuves que les particules de fumée des météores brûlés fournissent une grande partie des noyaux de condensation nécessaires à la formation de nuages ​​noctilescents.

Les nuages ​​​​noctilucents ont quatre types principaux basés sur la structure physique et l'apparence. Les voiles de type I sont très ténus et manquent de structure bien définie, un peu comme les cirrostratus fibratus ou les cirrus mal définis. Les bandes de type II sont de longues traînées qui se produisent souvent en groupes disposés à peu près parallèlement les uns aux autres. Ils sont généralement plus espacés que les bandes ou les éléments observés avec les cirrocumulus. Les flots de type III sont des arrangements de courtes stries rapprochées et à peu près parallèles qui ressemblent principalement à des cirrus. Les tourbillons de type IV sont des anneaux de nuages ​​partiels ou, plus rarement, complets avec des centres sombres.

La distribution dans la mésosphère est similaire à la stratosphère, sauf à des altitudes beaucoup plus élevées. En raison de la nécessité d'un refroidissement maximal de la vapeur d'eau pour produire des nuages ​​noctulescents, leur distribution a tendance à se limiter aux régions polaires de la Terre. Une différence saisonnière majeure est que la remontée convective du dessous de la mésosphère pousse la vapeur d'eau très rare vers des altitudes plus froides plus élevées nécessaires à la formation des nuages ​​pendant les saisons estivales respectives dans les hémisphères nord et sud. Les observations sont rares à plus de 45 degrés au sud du pôle nord ou au nord du pôle sud.

Extra-terrestre

La couverture nuageuse a été observée sur la plupart des autres planètes du système solaire . Les nuages ​​épais de Vénus sont composés de dioxyde de soufre (dû à l'activité volcanique) et semblent être presque entièrement stratiformes. Ils sont disposés en trois couches principales à des altitudes de 45 à 65 km qui obscurcissent la surface de la planète et peuvent produire de la virga . Aucun type cumuliforme intégré n'a été identifié, mais des formations d'ondes stratocumuliformes brisées sont parfois observées dans la couche supérieure qui révèlent des nuages ​​de couche plus continus en dessous. Sur Mars , des noctilescents, des cirrus, des cirrocumulus et des stratocumulus composés de glace d'eau ont été détectés principalement près des pôles. Des brouillards d'eau et de glace ont également été détectés sur Mars.

Jupiter et Saturne ont tous deux une couche extérieure de nuages ​​cirriformes composée d'ammoniac, une couche intermédiaire stratiforme de brume-nuage constituée d'hydrosulfure d'ammonium et une couche intérieure de nuages ​​d'eau cumulus. Des cumulonimbus intégrés sont connus pour exister près de la grande tache rouge sur Jupiter . Les mêmes types de catégories peuvent être trouvés couvrant Uranus et Neptune , mais sont tous composés de méthane . Titan , la lune de Saturne, a des cirrus que l'on pense être composés en grande partie de méthane. La mission Cassini-Huygens Saturn a découvert des preuves de nuages ​​stratosphériques polaires et d'un cycle du méthane sur Titan, y compris des lacs près des pôles et des canaux fluviaux à la surface de la lune.

Certaines planètes en dehors du système solaire sont connues pour avoir des nuages ​​atmosphériques. En octobre 2013, la détection de nuages ​​optiquement épais à haute altitude dans l' atmosphère de l' exoplanète Kepler-7b a été annoncée, et, en décembre 2013, dans les atmosphères de GJ 436 b et GJ 1214 b .

Dans la culture et la religion

Josué passant le Jourdain avec l'arche de l'alliance (1800) de Benjamin West , montrant Yahweh conduisant les Israélites à travers le désert sous la forme d'une colonne de nuée , comme décrit dans Exode 13: 21–22

Les nuages ​​jouent un rôle mythique ou non scientifique important dans diverses cultures et traditions religieuses. Les anciens Akkadiens croyaient que les nuages ​​(en météorologie, probablement la caractéristique supplémentaire mamma ) étaient les seins de la déesse du ciel Antu et que la pluie était le lait de ses seins. Dans Exode 13:21-22 , Yahweh est décrit comme guidant les Israélites à travers le désert sous la forme d'une " colonne de nuée " le jour et d'une " colonne de feu " la nuit. Dans le Mandéisme , les uthras (êtres célestes) sont aussi parfois mentionnés comme étant dans anana ("nuages"; par exemple, dans Right Ginza Book 17, Chapter 1), qui peuvent également être interprétés comme des épouses.

Dans l' ancienne comédie grecque Les Nuages , écrite par Aristophane et jouée pour la première fois à la Cité Dionysie en 423 av . mais pour leur rendre hommage seuls. Dans la pièce, les Nuages ​​changent de forme pour révéler la vraie nature de celui qui les regarde, se transformant en centaures à la vue d'un politicien aux cheveux longs , en loups à la vue de l' escroc Simon, en cerfs à la vue du lâche Cleonymus. , et des femmes mortelles à la vue du délateur efféminé Clisthène . Ils sont salués comme la source d'inspiration des poètes comiques et des philosophes ; ils sont maîtres de la rhétorique , considérant l' éloquence et la sophistique comme leurs "amis".

En Chine, les nuages ​​sont des symboles de chance et de bonheur. On pense que les nuages ​​​​qui se chevauchent (en météorologie, probablement les nuages ​​dupliqués) impliquent le bonheur éternel et les nuages ​​de différentes couleurs indiquent des "bénédictions multipliées".

L'observation des nuages ​​ou l'observation des nuages ​​est une activité populaire chez les enfants qui consiste à observer les nuages ​​et à y rechercher des formes, une forme de paréidolie .

Voir également

Références

Bibliographie

Liens externes