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La nature des nuages
Types de cloud
Cumulus
Cumulonimbus
Stratus
Stratocumulus
Altocumulus
Altostratus
Nimbostratus
Nuages cirriformes

La nature des nuages

Une classification des nuages a été introduite par Luke Howard (1772-1864) qui a utilisé des mots latins pour décrire leurs caractéristiques.

Cirrus – une touffe ou un filament (p.ex. de cheveux)
Cumulus – un tas ou un tas
Stratus – une couche
Nimbus – porteur de pluie

Il existe maintenant dix types de nuages de base avec des noms basés sur des combinaisons de ces mots (le mot “alto”, signifiant haut mais maintenant utilisé pour désigner un nuage de niveau moyen, est également utilisé).

C.s. Broomfield (© Crown Copyright)

Des nuages se forment lorsque l’air humide est refroidi à un point tel qu’il devient saturé. Le principal mécanisme de refroidissement de l’air est de le forcer à monter. Lorsque l’air monte, il se dilate – car la pression diminue avec la hauteur dans l’atmosphère – et cela le refroidit. Finalement, il peut devenir saturé et la vapeur d’eau se condense alors en minuscules gouttelettes d’eau, de taille similaire à celles trouvées dans le brouillard, et forme des nuages. Si la température tombe en dessous d’environ moins 20 ° C, de nombreuses gouttelettes de nuages auront gelé de sorte que le nuage est principalement composé de cristaux de glace.

Les principales façons dont l’air monte pour former un nuage

Ascension locale rapide lorsque l’air chauffé à la surface de la terre monte sous forme de courants thermiques (convection).
Ascension lente, généralisée et massive où l’air chaud et humide est forcé de s’élever au-dessus de l’air froid. La région entre l’air chaud et l’air froid est appelée “front”.
Mouvement ascendant associé à des tourbillons turbulents résultant de l’effet de frottement de la surface de la terre.
Air forcé de s’élever au-dessus d’une barrière de montagnes ou de collines.

Le premier d’entre eux a tendance à produire des nuages de type cumulus, tandis que les deux suivants produisent généralement des nuages en couches. Ce dernier peut produire un nuage de type cumulus ou un nuage en couches selon l’état de l’atmosphère. La diversité des façons dont les nuages peuvent se former et la nature variable de l’atmosphère donnent lieu à l’énorme variété de formes, de tailles et de textures des nuages.

Types de nuages
Cumulus
Cumulonimbus
Stratus
Altocumulus
Nimbostratus
Nuages cirriformes

Types de nuages

Les dix principaux types de nuages peuvent être séparés en trois grandes catégories selon la hauteur de leur base au-dessus du sol: nuages élevés, nuages moyens et nuages bas.

Les nuages élevés sont généralement composés uniquement de cristaux de glace et ont une base comprise entre 18 000 et 45 000 pieds (5 500 et 14 000 mètres).

Cirrus – filaments blancs
Cirrocumulus – petits éléments ondulés
Cirrostratus – feuille transparente, souvent auréolée

Les nuages moyens sont généralement composés de gouttelettes d’eau ou d’un mélange de gouttelettes d’eau et de cristaux de glace, et ont une base comprise entre 6 500 et 18 000 pieds (2 000 et 5 500 mètres).

Altocumulus – éléments superposés et ondulés, généralement blancs avec un peu d’ombrage
Altostratus – couche mince, grise, permet au soleil d’apparaître comme à travers le verre broyé
Nimbostratus – couche épaisse, base basse, sombre. La pluie ou la neige qui en tombe peut parfois être lourde

Les nuages bas sont généralement composés de gouttelettes d’eau – bien que les cumulonimbus comprennent des cristaux de glace – et ont une base inférieure à 6 500 pieds (2 000 mètres).

Stratocumulus – couches, séries de rouleaux arrondis, généralement blancs avec quelques nuances
Stratus– couches, base uniforme, gris
Cumulus – cellules individuelles, rouleaux verticaux ou tours, base plate
Cumulonimbus – grandes tours en forme de chou-fleur, souvent “sommets d’enclume”, donnant parfois des orages ou des averses de pluie ou de neige

La plupart des principaux types de nuages peuvent être subdivisés en fonction de la forme, de la structure et du degré de transparence.

Cumulus

On dit souvent que les cumulus ressemblent à des morceaux de coton. Avec une brise raide, ils marchent régulièrement dans le ciel; leur vitesse de déplacement donne un indice de leur faible altitude. Les cumulus produisent parfois de légères averses de pluie ou de neige.

Typiquement, la base des cumulus sera à environ 2 000 pieds (600 mètres) au-dessus du sol en hiver, et peut-être à 4 000 pieds (1 200 mètres) ou plus un après-midi d’été. Les nuages individuels sont souvent de courte durée, ne durent qu’environ 15 minutes. Ils ont tendance à se former lorsque le sol se réchauffe pendant la journée et deviennent moins fréquents lorsque la chaleur du soleil diminue vers le soir.

La cause des petits cumulus est généralement la convection. La chaleur du soleil réchauffe le sol, ce qui réchauffe l’air au-dessus. Si une “parcelle” d’air chaud est moins dense que l’air plus frais qui l’entoure ou au–dessus, la “parcelle” d’air commence à s’élever – c’est ce qu’on appelle un “thermique”. En s’élevant, elle se dilate et se refroidit, et, si elle est suffisamment refroidie, la vapeur d’eau se condense sous forme de minuscules gouttelettes nuageuses. Un nuage de cumulus est né.

L’air à l’intérieur du nuage continuera de s’élever jusqu’à ce qu’il cesse d’être flottant. Certains jours ensoleillés, l’humidité ou l’instabilité sont insuffisantes pour que l’humidité se forme.

Dans les régions vallonnées, une pente élevée orientée au sud constitue une bonne source de thermiques, et donc de cumulus. Parfois, une centrale ou une usine produit un nuage qui lui est propre.

Lorsque l’air monte en courant thermique, il doit y avoir des courants descendants compensateurs à proximité. Ceux-ci créent des zones claires entre les cumulus et permettent aux pilotes de planeur de trouver plus facilement les thermiques qu’ils peuvent utiliser pour prendre de la hauteur.

Cumulonimbus

Tout comme le cumulus est un nuage entassé, le cumulonimbus est un nuage de pluie entassé (nimbus signifie pluie).

À bien des égards, la variété pluviale peut être considérée comme une version plus grande et mieux organisée du cumulus. Un cumulonimbus peut mesurer 10 km de diamètre et s’étendre à 10 km au-dessus du sol. Cela se compare à un cumulus qui fait généralement quelques centaines de mètres de diamètre et atteint une hauteur de seulement quelques kilomètres. Au lieu d’une boule de coton, un cumulonimbus ressemblera à un énorme chou-fleur de tours de germination et de tourelles bombées.

Mais il y a une différence structurelle importante dans le fait que les niveaux les plus élevés des cumulonimbus se sont transformés en glace et ont pris une apparence fibreuse, alors que les cumulus sont entièrement composés de gouttelettes d’eau. Cette section glacée au sommet peut s’aplatir en forme d’enclume lorsque le nuage est complètement développé. Lorsqu’il atteint ce stade, la base est généralement sombre et il y aura des averses de pluie ou, parfois, de la grêle. En hiver, les averses peuvent être de grésil ou de neige. Les averses sont souvent assez fortes et peuvent être accompagnées d’éclairs et de tonnerre.

Parfois, les cumulonimbus seront “encastrés” ou à moitié cachés parmi d’autres nuages. À d’autres occasions, ils seront bien séparés et l’enclume pourrait bien être visible à plusieurs kilomètres. Les cumulonimbus peuvent être observés à tout moment de la journée, mais ils sont plus fréquents à l’intérieur des terres pendant l’après-midi au printemps et en été, et se produisent fréquemment sous les tropiques. Ils se développent là où la convection est la plus forte et la plus organisée.

La durée de vie d’un cumulonimbus est généralement inférieure à une heure.

Il y a cependant des exceptions. La “tempête de Hampstead” du 14 août 1975 était un exemple de nuage de cumulonimbus qui a réussi à se régénérer sur une petite zone de Londres. Environ 170 mm de pluie sont tombés en trois heures, provoquant de graves inondations.

Stratus


© Jim Glavin	© A. Boisseau

Stratus est un nuage de couche de bas niveau (à ne pas confondre avec altostratus et cirrostratus, qui sont beaucoup plus élevés). En apparence, il s’agit généralement d’une couche grise sans relief. Parfois, lorsqu’une nappe de stratus affecte une zone, la base des nuages se trouve jusqu’au sol et provoque du brouillard. Cependant, la base habituelle se situe entre le sol et 300 mètres (1 000 pieds), ce qui signifie que les sommets des collines peuvent être obscurcis par les nuages. Parfois, stratus produira de la bruine ou de la neige légère, en particulier sur les collines.

L’indication la plus importante de sa faible altitude est peut-être son mouvement rapide apparent à travers le ciel dans un vent plus fort qu’un calme plat. Par exemple, un nuage de stratus à 500 pieds (150 mètres) se déplaçant à 20 milles à l’heure semblera se déplacer beaucoup plus rapidement qu’altostratus avec sa base à 10 000 pieds (3 000 mètres) se déplaçant à 60 milles à l’heure.

Un guide approximatif de la hauteur du stratus peut être obtenu en mesurant l’humidité relative et en la soustrayant de 100. Le nombre résultant donne une idée de la hauteur du nuage bas en centaines de pieds. Par exemple, une humidité relative de 94 % indiquerait que le stratus se trouve à environ 600 pieds (180 mètres) au-dessus du sol.

Le stratus se forme à la suite de la condensation dans l’air humide à de faibles niveaux dus au refroidissement. Le refroidissement peut être causé de plusieurs manières:

soulèvement de l’air au-dessus de la terre en raison de collines ou de “chocs” sur un sol accidenté;
air chaud se déplaçant au-dessus d’une mer froide. Si le nuage se déplace au-dessus de la terre, il couvrira facilement tout terrain relativement élevé. Dans certains cas, la base du nuage tombe à la surface de la mer, provoquant du brouillard. Cela peut dériver au-dessus de la côte et s’appelle le brouillard marin, bien qu’il porte le nom de haar au nord et à l’est de l’Écosse et de fret à l’est de l’Angleterre;
température tombant sur la terre la nuit. L’air peut avoir été amené à l’intérieur des terres pendant la journée par une brise marine. Il doit y avoir du vent, sinon le refroidissement peut entraîner un brouillard de rayonnement.

Stratocumulus

Les stratocumulus se forment généralement entre 1 000 et 6 500 pieds (300 et 2 000 mètres).

Les Stratocumulus donneront souvent une feuille de couverture nuageuse presque totale, avec peut-être une ou deux pauses. Les éléments du nuage sont arrondis et se rejoignent presque. Parfois, la feuille est composée d’une série de rouleaux plus ou moins parallèles, qui souvent, mais pas toujours, se trouvent “à travers le vent”. Les stratocumulus produisent parfois de légères chutes de pluie ou de neige.

Le stratocumulus est formé par de faibles courants de convection, peut-être déclenchés par des flux d’air turbulents en altitude. La convection affecte une zone peu profonde car l’air sec et stable au-dessus de la feuille nuageuse empêche tout développement ascendant ultérieur.

Il y a parfois d’énormes nappes de stratocumulus couvrant des milliers de kilomètres carrés autour des flancs d’un système à haute pression, en particulier au-dessus des océans. Le temps sous ces feuilles a tendance à être sec, mais il peut être plutôt terne si le nuage a une épaisseur de deux ou trois mille pieds.

Altocumulus

Les nuages d’Altocumulus se forment généralement entre 6 500 et 17 000 pieds (2 000 et 5 000 mètres) et sont appelés nuages de niveau moyen.

Dans la plupart des cas, il y a peu de différence entre les propriétés des stratocumulus et des altocumulus, car les deux sont composés de gouttelettes d’eau et ont normalement une étendue verticale limitée. Le facteur décisif entre stratocumulus et altocumulus se résume normalement à la hauteur car les deux types sont formés de la même manière.

Altocumulus fournit également une sorte de motif tacheté, mais, comme il est à une plus grande altitude, les éléments nuageux semblent plus petits. Une forme significativement différente est altocumulus castellanus, qui est comme un cumulus vigoureux de niveau moyen, parfois avec de la pluie tombant de leur base, connue sous le nom de virga traînante. Ce type de nuage est parfois une indication que des orages suivront.

Altostratus

Les nuages d’Altostratus ont normalement une base comprise entre 8 000 et 17 000 pieds (2 500 et 5 000 mètres).

Altostratus apparaît comme une feuille uniforme recouvrant totalement ou partiellement le ciel. Parfois, il est assez mince pour révéler simplement le soleil ou la lune. Le soleil apparaît comme à travers le verre moulu mais les ombres ne sont pas visibles sur le sol. Parfois, si la base est inférieure à 10 000 pieds (3 000 mètres), il peut y avoir de la pluie légère ou de la neige.

Nimbostratus

Les nuages de Nimbostratus se trouvent entre 1 500 et 10 000 pieds (450 et 3 000 mètres).

Le Nimbostratus forme une épaisse couche diffuse de nuages gris foncé couvrant tout ou la majeure partie du ciel, qui obscurcit toujours le soleil ou la lune. Il s’accompagne de pluies ou de neige modérées ou fortes, parfois de granules de glace. Bien que classé comme un nuage moyen, sa base descend fréquemment à des niveaux de nuages bas. Le Nimbostratus peut être partiellement ou même totalement obscurci par la formation de stratus sous les précipitations.

Nuages cirriformes

Nuages cirriformes (i.e. les nuages de la famille des cirrus) se trouvent à haute altitude, généralement au-dessus de 20 000 pieds (6 000 mètres). Ils sont composés de cristaux de glace. Trois types de nuages composent le groupe : cirrus, cirrostratus et cirrocumulus.

Le Cirrus lui-même est très commun dans les îles britanniques et dans la majeure partie du monde. Il est mince, vaporeux et d’apparence blanche, et son nom, venant du mot latin pour “touffe de cheveux”, donne une bonne description du nuage. Un autre nom pour le nuage, “queue de juments”, évoque également une image précise. Les cirrus peuvent être accrochés ou droits en fonction du flux d’air en altitude. Parfois, il s’agit d’une tache très dense qui est laissée par le nuage “enclume” d’un cumulonimbus qui a disparu. À d’autres occasions, les cirrus peuvent être assez étendus lorsqu’ils sont associés à un courant–jet – le nuage peut alors être vu se déplaçant dans le ciel, malgré sa grande altitude. Les traînées de condensation des avions sont une forme de cirrus artificiel. Ils peuvent parfois être vus dans des films “historiques”, pour le plus grand plaisir des cinéphiles qui aiment repérer les inexactitudes techniques.

Le Cirrostratus est une feuille de mince nuage assez uniforme à travers laquelle on peut voir le soleil ou la lune. Parfois, si le nuage est mince, un anneau lumineux (appelé halo) entoure le soleil ou la lune. Une couche de cirrostratus est souvent le signe d’une détérioration du temps.

Le cirrocumulus est souvent présent en petites quantités avec les cirrus, mais il domine rarement le ciel. Dans les occasions où il est répandu, un beau spectacle est créé, surtout au coucher du soleil. Les nuages individuels apparaissent très petits – souvent de minuscules rangées d’éléments de nuages ressemblant à des poires à peu près sphériques. Parfois, ils se produisent dans des motifs ondulés comme de minuscules ondulations.

Cette fiche d’information est basée sur une série d’articles écrits par Dick File et parus dans The Guardian. Page Web reproduite avec l’aimable autorisation du Met Office

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