3. Les phénomènes météorologiques

3.1. Les nuages

Les nuages sont des masses visibles de gouttelettes d'eau et/ou de cristaux de glace en suspension dans l'atmosphère. Ils se forment lorsque l'air humide se refroidit jusqu'au point de saturation, généralement par ascendance.

Formation des nuages

  • •Condensation : Vapeur d'eau → gouttelettes d'eau quand température < point de rosée
  • •Noyaux de condensation : Particules microscopiques (poussières, sel marin, pollens)
  • •Ascendance : Refroidissement adiabatique lors de l'élévation des masses d'air
  • •Sursaturation : Humidité relative > 100% nécessaire pour l'activation

Classification des nuages

Nuages de haute altitude (6-12 km)

  • •Cirrus (Ci) : Filaments fins de cristaux de glace, temps stable
  • •Cirrostratus (Cs) : Voile fin, halo autour du soleil, changement de temps
  • •Cirrocumulus (Cc) : Petits flocons blancs, "ciel pommelé"

Nuages de moyenne altitude (2-6 km)

  • •Altostratus (As) : Voile gris uniforme, soleil voilé
  • •Altocumulus (Ac) : Masses grises en rouleaux, instabilité modérée

Nuages de basse altitude (0-2 km)

  • •Stratus (St) : Couche uniforme grise, bruine possible
  • •Stratocumulus (Sc) : Masses arrondies sombres, peu de précipitations
  • •Nimbostratus (Ns) : Couche épaisse et sombre, pluie continue

Nuages à développement vertical

  • •Cumulus (Cu) : Nuages bourgeonnants, beau temps ou développement
  • •Cumulonimbus (Cb) : Tours imposantes, orages, phénomènes violents

3.2. Pluie, neige, grêle

Les précipitations sont la chute de particules d'eau (liquide ou solide) depuis les nuages vers la surface terrestre. Elles constituent l'élément le plus visible et impactant de la météorologie au quotidien.

Mécanismes de formation

  • •Collision-coalescence : Nuages chauds, gouttelettes se regroupent par collision
  • •Processus de Bergeron : Nuages froids, cristaux de glace croissent aux dépens des gouttelettes
  • •Ensemencement : Particules glaciogènes favorisent la cristallisation
  • •Seuil de chute : Particules assez lourdes pour vaincre les courants ascendants

Types de précipitations

La pluie

  • •Bruine : Gouttelettes < 0,5 mm, chute lente, stratus
  • •Pluie légère : 0,5-2,5 mm/h, visibilité > 1 km
  • •Pluie modérée : 2,5-7,5 mm/h, flaques se forment
  • •Pluie forte : 7,5-50 mm/h, bruit sur les toits
  • •Pluie violente : > 50 mm/h, ruissellement important

La neige

  • •Formation : Cristaux de glace dans nuages à température < 0°C
  • •Formes : Flocons (agrégats), neige granuleuse, cristaux isolés
  • •Température au sol : Fusion si > 2°C, accumulation si < 0°C
  • •Équivalent en eau : 1 cm de neige ≈ 1 mm d'eau (variable selon densité)

La grêle

  • •Formation : Cumulonimbus avec forts courants ascendants
  • •Croissance : Cycles montée/descente accumulent des couches de glace
  • •Tailles : Pois (5mm) à balle de golf (45mm), record : 20 cm
  • •Dégâts : Cultures, véhicules, toitures selon taille et vitesse

Mesure et observation

  • •Pluviomètre : Instrument standard, relevé quotidien à 6h UTC
  • •Radar météorologique : Détection en temps réel, intensité et déplacement
  • •Satellite : Observation globale, estimation des cumuls
  • •Disdromètre : Analyse de la taille et vitesse des gouttes

3.3. Vent et circulation

Le vent est le mouvement horizontal de l'air causé par les différences de pression atmosphérique. Il redistribue l'énergie thermique de la Terre et influence tous les autres phénomènes météorologiques.

Formation du vent

  • •Gradient de pression : Force motrice, de haute vers basse pression
  • •Force de Coriolis : Déviation due à la rotation terrestre
  • •Friction : Ralentissement près du sol par obstacles
  • •Vent géostrophique : Équilibre entre gradient et Coriolis

Échelle de Beaufort

  • •0 - Calme : < 1 km/h, fumée verticale
  • •3 - Petite brise : 12-19 km/h, feuilles en mouvement
  • •6 - Vent frais : 39-49 km/h, branches d'arbres agitées
  • •8 - Coup de vent : 62-74 km/h, marche difficile
  • •12 - Ouragan : > 118 km/h, dégâts étendus

Circulations atmosphériques

Circulation générale

  • •Cellule de Hadley : Équateur → 30°, alizés
  • •Suisse : Vents dominants : Bise (NE), Foehn (S), Bise noire (NE froid), Joran (lac Léman)
  • •Cellule de Ferrel : 30° → 60°, vents d'ouest
  • •Cellule polaire : 60° → pôles, vents d'est
  • •Jet-streams : Courants rapides en altitude

Vents locaux

  • •Brise de mer/terre : Alternance jour/nuit côtière
  • •Vent de vallée/montagne : Circulation thermique en relief
  • •Effet de foehn : Réchauffement par compression orographique
  • •Mistral, tramontane : Vents régionaux caractéristiques

Échelle de Beaufort - Forces du vent

Classification internationale de la force du vent

3.4. Orages et phénomènes extrêmes

Les orages sont des phénomènes météorologiques violents associés aux cumulonimbus. Ils peuvent générer des phénomènes dangereux comme la foudre, la grêle, les vents destructeurs et les tornades.

Formation des orages

  • •Instabilité : Air chaud et humide en surface, air froid en altitude
  • •Déclenchement : Convergence, orographie, front froid
  • •Développement : Courants ascendants > 10 m/s
  • •Maturité : Précipitations, courants descendants

La foudre

  • •Électrisation : Friction des particules dans le cumulonimbus
  • •Décharge : 100 millions de volts, 30 000°C
  • •Tonnerre : Onde de choc due à l'expansion explosive de l'air
  • •Distance : Temps (s) entre éclair et tonnerre / 3 = distance (km)

Phénomènes extrêmes

Tornades

  • •Formation : Supercellule orageuse avec rotation
  • •Échelle EF : EF0 (105-137 km/h) à EF5 (>322 km/h)
  • •Durée : Quelques minutes à 1h, parcours 1-50 km
  • •Détection : Radar Doppler, signature vélocité

Microrafales

  • •Description : Courant descendant violent < 4 km de diamètre
  • •Vitesse : Vents > 100 km/h au sol
  • •Danger aviation : Cisaillement de vent brutal
  • •Dégâts : Arbres déracinés, dommages localisés

Prévention et sécurité

  • •Vigilance MétéoSuisse : Couleurs d'alerte orange/rouge
  • •Abri : Bâtiment fermé, éviter arbres et eau
  • •Véhicule : Cage de Faraday efficace contre foudre
  • •Extérieur : Position accroupie si pas d'abri
  • •Suisse : 20-30 jours d'orage/an (Plateau), 40-60 jours (Alpes), maximum en été

3.5. Brouillard et brume

Le brouillard et la brume sont des phénomènes de réduction de visibilité causés par la suspension de fines gouttelettes d'eau dans l'air près de la surface. Ils résultent de la saturation de l'air en vapeur d'eau.

Définitions et différences

  • •Brouillard : Visibilité < 1 km, gouttelettes de 5-20 μm
  • •Brume : Visibilité 1-5 km, particules plus fines
  • •Brume sèche : Particules solides (poussières, pollution)
  • •Stratus bas : Brouillard soulevé, base < 50 m

Types de brouillard

Brouillard de rayonnement

  • •Formation : Refroidissement nocturne par ciel clair
  • •Conditions : Vent faible, humidité élevée, nuit claire
  • •Évolution : Maximum avant le lever du soleil
  • •Dissipation : Réchauffement solaire matinal

Brouillard d'advection

  • •Mécanisme : Air chaud et humide sur surface froide
  • •Exemples : Mer froide, sol enneigé
  • •Persistance : Peut durer plusieurs jours
  • •Suisse : 50-80 jours de brouillard/an (Plateau), 20-30 jours (Alpes), maximum en automne/hiver
  • •Extension : Couvre de vastes étendues

Autres types

  • •Brouillard d'évaporation : Évaporation d'eau chaude dans air froid
  • •Brouillard de détente : Expansion adiabatique, relief
  • •Brouillard frontal : Pluie s'évaporant dans air froid
  • •Brouillard de mélange : Rencontre de masses d'air différentes

Impacts et mesures

  • •Transport : Perturbations routières, ferroviaires, aériennes
  • •Sécurité : Accidents par manque de visibilité
  • •Mesure : Transmissiomètre, visibilimètre automatique
  • •Prévision : Modèles numériques, point de rosée proche température

3.6. Sources et références

Références scientifiques

Ressources complémentaires