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19 mai 2008 1 19 /05 /mai /2008 21:45

 

[Comprendre]  Les nuages et leur formation

 

 

 I - Qu’est-ce qu’un nuage et comment se forme-t-il ?


Un nuage est formé d'un ensemble de gouttelettes d'eau ou de cristaux de glace en suspension dans l'air. Leur diamètre varie de 1 à 100 microns.

Sa formation nous semble mystérieuse mais elle suit un processus physique bien déterminé.

Commençons par un petit rappel important : il y a toujours de l'eau à l'état gazeux dans l'atmosphère, la vapeur d’eau, qui, dans l’air, est invisible.

Ainsi, un nuage se forme par la condensation de la vapeur d’eau de l’atmosphère lorsque l’air humide se refroidit. Mais pour sa formation, il faut également des noyaux de condensation qui accélèrent cette condensation. Ces noyaux ont des origines diverses : cristaux de sable, cristaux de sels marins, pollution humaine, suie volcanique …


Schéma des étapes de la formation d'un nuage

 

 



Il faut savoir que l’air peut ‘’contenir’’ un maximum de vapeur d’eau et ce maximum dépend de sa température.  [A titre indicatif, on peut noter qu’à -20°C l’air peut contenir au maximum 0,8g de vapeur d’eau par kilogramme d’air sec, alors qu’à +20°C l’air peut au maximum contenir 14,8g de vapeur d’eau par kilogramme d’air sec. Ce qui montre bien que le refroidissement est un phénomène essentiel à la formation d’un nuage.] Quand ce maximum est dépassé, l’air est dit ‘’sursaturé’’ et alors le surplus de vapeur d’eau se condense sur les noyaux de condensation que nous avons évoqués plus haut.

 

En fait pour schématiser, une parcelle d’air part du sol avec une quantité de vapeur d’eau donnée qui ne change pas au fil du temps. Lorsque cette parcelle d’air se soulève en altitude et atteint une altitude avec une température favorable à la condensation du surplus de vapeur d’eau [car plus on s’élève en altitude plus la température diminue] les nuages se forment : des gouttelettes ou des cristaux commencent à se former.


 

 


 

 






II - Mais comment une parcelle d’air peut se soulever et ainsi se refroidir ?


Il existe en fait plusieurs mécanismes possibles :


- Le mécanisme de soulèvement par convection

Le sol est réchauffé par l’effet du soleil et ce réchauffement se communique à l’air. Ainsi, l’air se dilate et devient donc plus léger ce qui a pour conséquence de faire monter la parcelle d’air et de la refroidir. Ce mécanisme donne naissance à des nuages de convection principalement lorsqu’il y a de l’air froid en altitude (la masse d’air est alors dite instable). Ce phénomène est particulièrement présent en été sur terre et en hiver sur mer.


-  Le mécanisme de soulèvement orographique

Un grand mot pour un phénomène très simple à comprendre ! En fait les reliefs (montagnes …) obligent la parcelle d’air à s’élever sur la face du relief située face au vent.


- Le mécanisme de soulèvement frontal

Plus difficile à comprendre : lorsqu’une perturbation se déplace, il y a des mouvements d’air verticaux, ainsi l’air chaud est rejeté en altitude par l’air froid antérieur et par l’air froid postérieur. On a alors un front chaud à l’avant où la confrontation entre l’air chaud et l’air froid antérieur permet un soulèvement de l’air et donne naissance à des nuages et un front froid à l’arrière où la confrontation entre l’air chaud et l’air froid postérieur permet encore un soulèvement de l’air et donne naissance à des nuages.

 

III - Les genres de nuage


Les nuages, tous différents, sont cependant classés par rapport à des formes caractéristiques. Il existe dix genres de nuages qui eux-mêmes se divisent en ‘’espèces’’ et en ‘’variétés’’. La classification d’un nuage dans telle ou telle catégorie dépend de son processus de formation, de son altitude qui dépend elle-même de la composition thermique de l’atmosphère, de la situation météorologique, de la saison …

Schéma des différents types de nuages selon l'altitude

(cliquer sur l'image pour l'agrandir)

Les nuages les plus élevés situés dans la partie supérieure de la troposphère (de 7000m aux limites de la troposphère) sont formés de cristaux de glace. Ils comprennent les Cirrocumulus, les Cirrostratus et les Cirrus.

A l’étage moyen de la troposphère (entre 2000 et 7000 mètres d’altitude), les nuages sont le plus souvent formés de gouttelettes d’eau (moins souvent de cristaux de glace). Cet étage comprend les Altocumulus, les Altostratus et le Nimbostratus.

Enfin, à l’étage inférieur se trouvent les genres Stratocumulus et Stratus qui sont dits ‘’nuages bas’’.

Pour terminer, il existe des formes de nuages qui s’étalent sur plusieurs étages. C’est le cas des Cumulus et des Cumulonimbus qui sont des nuages d’instabilité qui ont le plus souvent leur base dans l’étage inférieur mais qui s’étendent sur plusieurs étages pouvant atteindre 8000 à 13000 mètres [voire parfois 20000 mètres dans les régions tropicales] : leur forme est donc principalement verticale même si certains de ces nuages peuvent avoir une largeur aussi importante que leur hauteur. Ainsi, si leur base est formée de gouttelettes d’eau, leur partie supérieure est formée de cristaux de glace.

 


 

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Published by Romain Astier - dans Comprendre
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commentaires

horri mokhtar 07/04/2017 10:16

Bonjour meteo.over-blog.com

Le nuage ne s'est jamais formé une seule fois à partir de la vapeur
d'eau qui monte en tant que telle H2O (eau à l'état gazeux), mais il naît par combinaison d'hydrogène et d'oxygène dans une véritable réaction chimique explosive (synthèse de l'eau en atmosphère), comment ?
http://pdf.lu/Hc3S/ dans une seule page (dessins inclus):

1 – La vapeur d'eau est décomposée au cours de son voyage.
(hv+H2O→↖H2+O↗libres) en hydrogène, plus léger que l'air (2/29=0,06), il
s'échappera le plus haut , et en oxygène monoatomique également plus
léger que l'air (16/29=0,55), il se placera en dessous de l'hydrogène,
il est relativement plus lourd que lui.

2 – Une compression engendrée par l'opposition de 2 forces mécaniques
(courants d'air ascendants et descendants) provoquera leur ionisation.

3 – Par agitation et frottements engendrés par cette compression d'une part et l'effet du rayonnement solaire d'autre part (tous agents ionisants), les 2
gaz s'ionisent.

a- l'hydrogène positivement:

(2H+)+2é- et c'est ce qu'on appelle nuage positif.

b- l'oxygène négativement:

O+2é- et c'est ce qu'on appelle nuage négatif.

4 – A un taux favorable de compression, se produit la synthèse de l'eau en atmosphère (réaction connue explosive et exothermique).

(O+2é-)+(2H+) → H2O + éclair + tonnerre (le nuage naît).

•On voit la lumière en premier (éclair, voir vitesse de la lumière).

•Ensuite on entend le bruit de l’explosion (tonnerre voir vitesse du son).

•Enfin la pluie (la vitesse de chute des gouttes d'eau est inférieure à celles de la lumière et du son).

Votre remarque:
Une petite expérience de distillation de l'eau à la maison et hop on en fait le cycle naturel de l'eau, c'est aberrant, lâchez et laissez cette vapeur s'élever, suivez-la et vous verrez ce qui va lui arriver.

S'il pleut sans éclair ni tonnerre , ce ne sont que les restes de l'eau formée, qui sont entraînés par les vents sous forme de nuages et qui formeront des pluies par coalescence.

Ce n'est qu'une fois le nuage né, qu'on peut parler de pluie puisqu'on connait la vitesse des vents, la direction de déplacement du nuage, et à quel moment approximativement, il pleuvra sur telle où telle région.

Si les secrets de la nature font sujets clos, la vérité absolue détenue et que rien n'est contestable, c'est justement ce dont je ne suis personnellement pas certain.

horri mokhtar 02/11/2016 07:38

BONJOUR,
Dans une page (dessins inclus)
https://pdf.lu/7Owm
Je démontre que la vapeur d'eau est carrément décomposée par photolyse en H2 et O, tous deux plus légers que l'air s'élèveront en altitude (H2=2/29=0,06 et O=16/29=0,55), l'hydrogène plus léger se placera au dessus(on l'appellera nuage positif) l'oxygène monoatomique se placera en dessous (on l'appellera nuage négatif), ils sont soumis à une compression due à l'opposition de deux forces mécaniques (courants d'air ascendants et descendants), ils s'ionisent sous l'effet d'agitation et de friction et à un taux favorable, ils se combinent dans une véritable réaction chimique explosive, ils forment l'eau (ce qu'on appelle synthèse de l'eau), le cycle est donc:
"Décomposition-compression-synthèse-condensation-pluie"
Je veux dire que:
(Eclair + Tonnerre + pluie = une seule opération). La lumière nous parvient en premier (voir vitesse de la lumière), le tonnerre (bruit de l'explosion) en second (voir vitesse du son) et enfin les gouttes de pluie dont la vitesse de chute est inférieure à celles de la lumière et du son.
tout s'explique l'éclair, le tonnerre et la pluie.
je veux collaborer avec vous bénévolement
Tous mes remerciements

horri mokhtar 22/02/2016 08:07

Bonjour;

pour une fois dans votre vie comprenez ce phénomène "http://pdf.lu/hO6q" dans une page
Fichier:4 HYPOTHESES-2016- FORMATION,PLUIE,ECLAIR,TONNERRE,OZONE.
Fichier:SYNTHESE EAU EN ATMOSPHERE=ECLAIR-TONNERRE-PLUIE

1-La photolyse (photodissociation ou photo-décomposition) des eaux océaniques consiste en la décomposition de la molécule d’eau en molécules d’hydrogène (H2) et en atomes (O) sous l’effet de rayonnements solaires, en l’occurrence les ultraviolets. https://fr.wikipedia.org/wiki/Photolyse www.google.dz/search?q=photolyse

2-Les molécules (H2) et les atomes (O) sont donc entraînés par les courants ascendants d'air chaud et sec qui représentent une force mécanique à laquelle s’oppose celle des courants descendants d’air froid, on assiste à l’opposition de deux forces mécaniques d’où compression du volume d'air englobant un mélange d’oxygène (O) et d’hydrogène (H2) qui tous deux agités par le fait de la compression , les frottements et l’effet des rayons solaires (ionisation) se chargent d’électricité positive pour l’hydrogène et négative pour l’oxygène et à un taux de compression favorable, les 2 gaz se combinent dans une réaction chimique explosive (la synthèse de l'eau est explosive), ils forment de l’eau (pluie) :

Donc : éclair+tonnerre+eau = une seule opération 3-L’azote est connu par son inertie à réagir, la synthèse de l’eau est exothermique, il formera de l’ammoniac dans une réaction réversible N2+3H2 -->2NH3 N2+3H2 <--2NH3 ainsi les molécules H2 étant libres se combinent à leur tour aux atomes d’oxygène selon le même procédé.

4-Comment se forme un nuage ? Ce sont les premières réactions explosives de synthèse de l’eau qui sont à l’origine de la naissance d’un nuage et comme elles sont exothermiques, l’air froid qui l’entoure le contracte encore (compression), les quantités restantes d’hydrogène et d’oxygène réagissent à leur tour à l’intérieur de ce nuage pour former encore de l’eau, on y voit sortir des éclairs à partir du nuage, chaque cellule orageuse peut provoquer plus de 100 éclairs par minute, http://www.astrosurf.com/luxorion/meteo-orages3-eclairs.htm, jusqu’à épuisement de l’hydrogène, il ne reste que de l’eau en suspension dans le nuage dont les molécules s’unissent par coalescence et forme une pluie régulière sans éclair. Le tonnerre n’est en fait que le son du bruit de ces explosions. On comprendra donc que « éclair+tonnerre+pluie = une seule opération » et ensuite « condensation-->pluie ». Il se produit en 24 heures autour de la terre entre 2000 à 5000 orages par secondehttp://www.planetoscope.com/atmosphere/252-nombre-d-orages-dans-le-monde.html c'est-à-dire qu’il se forme de l’eau dans l’atmosphère entre 172.800.000 à 432.000.000 fois dans l’atmosphère par synthèse ensuite par coalescence mais l’origine initiale de sa formation reste une véritable réaction chimique.