Combien pèse un nuage ? , livre ebook

COLLECTION BULLES DE SCIENCES
JEAN-PIERRE CHALON
Combien pèse un nuage ?
ou pourquoi les nuages ne tombent pas
Seconde éditionCombien pèse un nuage ?This page intentionally left blankCombien pèse un nuage ?
ou pourquoi les nuages ne tombent pas
JEAN-PIERRE CHALON
Seconde édition
17, avenue du Hoggar – P.A. de Courtabœuf
BP 112, 91944 Les Ulis Cedex AComposition et mise en pages : Patrick Leleux PAO
Imprimé en France
ISBN : 978-2-7598-1072-7
Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous procédés, réservés
pour tous pays. La loi du 11 mars 1957 n’autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3 de
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représentation intégrale, ou partielle, faite sans le consentement de l’auteur ou de ses ayants
erdroit ou ayants cause est illicite » (alinéa 1 de l’article 40). Cette représentation ou
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© EDP Sciences, 2014« Qui aimes-tu le mieux, homme énigmatique, dis ?
Ton père, ta mère, ta sœur ou ton frère ?
– Je n’ai ni père, ni mère, ni sœur, ni frère.
– Tes amis ?
– Vous vous servez là d’une parole dont le sens m’est resté jusqu’à ce
jour inconnu.
– Ta patrie ?
– J’ignore sous quelle latitude elle est située.
– La beauté ?
– Je l’aimerais volontiers, déesse et immortelle.
– L’or ?
– Je le hais comme vous haïssez Dieu.
– Eh! qu’aimes-tu donc, extraordinaire étranger ?
– J’aime les nuages... les nuages qui passent... là-bas... là-bas...
les merveilleux nuages ! »
« L’étranger », petit poème en prose de Charles Baudelaire,
« Le spleen de Paris »This page intentionally left blankREMERCIEMENTS
À France Citrini pour la pertinence de ses remarques, à Thierry
Michel pour nos longues et intéressantes discussions sur la description
des nuages, à Sébastien Lafl orencie, Thierry Michel, Didier Costes,
Ruben Hallali, Mathieu Quillé, Sébastien Rouzot pour la qualité de
leurs photos qui toutes participent largement à l’illustration et à la
pédagogie de cet ouvrage.This page intentionally left blankSOMMAIRE
Avant-propos ................................................................................ 13
1. Le rôle des nuages .................................................................. 15
L’eau douce nécessaire à la vie ................................................... 15
Le cycle de l’eau : les transferts et les réserves ................................ 17
Un domaine de recherche foisonnant........................................... 19
Une température partout clémente ............................................. 20
Le bilan radiatif de la Terre ........................................................ 21
Et si le climat se réchauffe ? ..................................................... 23
2. L’allure d’un nuage .................................................................. 27
Ce que nous racontent les nuages ............................................... 28
La contenance d’un nuage ......................................................... 28
La couleur des nuages .............................................................. 29
Irisations et halos .................................................................... 32
Gloires et arcs-en-ciel ............................................................... 34
Les nuages vus depuis les satellites ............................................ 36
La nébulosité .......................................................................... 38
3. Petite zoologie des nuages ...................................................... 41
La classifi cation des nuages ....................................................... 41
Les dix genres de nuages .......................................................... 44
Nuages spéciaux ...................................................................... 53
Les espèces de nuages ............................................................... 56
9SOMMAIRE
Les variétés de nuages ............................................................... 58
Les particularités supplémentaires des nuages ................................. 60
4. L’eau dans tous ses états ......................................................... 63
L’agitation des molécules .......................................................... 65
Les changements d’état ............................................................. 66
Une énergie considérable 68
La saturation de la vapeur 69
Comment représenter l’humidité ? ................................................ 70
Comment mesurer le taux d’humidité de l’air ? ................................ 72
Le degré de sécheresse 73
5. Gouttelettes et cristaux .......................................................... 75
Le rôle des poussières et autres aérosols ..................................... 75
Les gouttelettes de brouillard et de nuage ................................... 80
Sursaturation et surfusion 80
Les cristaux de glace ................................................................ 84
Les principales formes des cristaux de glace en fonction
de la température. .................................................................... 88
Quelques brouillards remarquables .............................................. 89
La sursaturation par mélange ...................................................... 90
6. La naissance d’un nuage .......................................................... 95
L’atmosphère terrestre ............................................................... 95
La pression ou le poids des molécules ........................................ 97
Les principales couches de l’atmosphère ...................................... 98
Mouvements verticaux, théorie de la parcelle ............................... 100
Stabilité et instabilités de l’atmosphère 104
Poids et mesures ...................................................................... 106
Stabilité de l’atmosphère ............................................................ 111
La génération de courants ascendants ......................................... 117
Remarque sur l’effet de foehn ...................................................... 123
Énergies disponibles et sommet des nuages ................................. 127
La base et le sommet des nuages ................................................. 128
Pourquoi les nuages ne tombent pas ? ........................................ 131
Éphémères gouttelettes ............................................................. 133
Où vont les nuages ? ................................................................ 135
10 COMBIEN PÈSE UN NUAGE ?SOMMAIRE
7. Les précipitations ................................................................... 137
La pluie .................................................................................. 143
Comment se forment les gouttes de pluie ? .................................. 144
Signature radar de la région de fonte des cristaux de glace :
la « bande brillante » ............................................................... 148
Poudrin de glace et fl ocons de neige ........................................... 151
Neige en grains, neige roulée, grésil et grêle................................ 152
8. Orages et grains ..................................................................... 157
Un fort déséquilibre énergétique de l’atmosphère .......................... 158
Les orages ordinaires ............................................................... 160
Les supercellules : des cellules particulièrement dévastatrices ........ 167
Les systèmes organisés : des systèmes nuageux
à grand rayon d’action .............................................................. 170
La foudre, les éclairs et le tonnerre ............................................ 175
Les tornades ............................................................................ 181
Échelle d’intensité des tornades de Fujita modifi ée ........................... 186
9. Les moyens d’investigation : observer, comprendre prévoir ........ 187
Surveiller les orages et mesurer les précipitations ......................... 188
Comprendre les mécanismes de formation .................................... 193
Les équations de simulation de l’atmosphère et des nuages ................ 197
Prévoir les risques d’orage ou d’inondation .................................. 199
Lexique ...................................................................................... 209
11This page intentionally left blankAVANT-PROPOS
Loués par les peintres et les poètes pour leur aspect esthétique,
légers et rassurants ou noirs et menaçants, les nuages font la pluie et
le beau temps. On se souvient des épisodes violents et douloureux
qui se sont produits à Nîmes en 1988, à Vaison-la-Romaine en 1992,
dans l’Aude en 1999, dans le Sommiérois en 2002, ou la région de
Draguignan en 2010, lorsqu’un excès d’eau venu du ciel a causé de
nombreuses victimes et des dégâts considérables. Redoutés lorsqu’ils
provoquent des inondations, des chutes de grêle, la foudre, des coups
de vent ou des tornades, les nuages sont cependant, le plus souvent,
souhaités et attendus : ils fournissent la pluie qui arrose les champs
et combat la sécheresse ; ils apportent la neige qui recouvre les
montagnes et les pistes de ski tout en accumulant des réserves d’eau
récupérables pendant les périodes plus chaudes et plus sèches.
Parce qu’ils influent sur le climat de notre planète, sur notre
environnement et sur nos activités humaines, les nuages ne nous
laissent pas indifférents.
Comment se forment-ils ? De quoi sont-ils constitués ? Pourquoi
sont-ils parfois incapables de nous donner la moindre goutte de
pluie ? Pourquoi renferment-ils