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  Les nuages

 Suivant leur altitude, les nuages adoptent une configuration différente.

Savoir lire les nuages.

Qu'il s'agisse du simple randonneur, du navigateur, de l'alpiniste ou du pilote d'avion, savoir lire les nuages revient à posséder l'une des clés de la prévision météo. Cette illustration est d'ailleurs empruntée au Livre de bord-Bloc Marine.



Tous les nuages, associés ou non à des perturbations, qui voyagent dans le ciel des plaines, se retrouvent sur les reliefs. D'autres, cependant, sont spécifiques à la montagne, ou du moins les pro-cessus physiques à l'origine de leur formation.

En rencontrant les pentes, l'air est forcé de s'élever. Ce mouvement s'accompagne d'un refroidis-sement parce que la pression diminuant, l'air se détend. Le froid ainsi créé peut conduire, quand l'humidité est suffisante, à la formation de nuages ou bien à l'épaississement de ceux qui existaient déjà. Si le nuage devient épais - à cause d'une ascendance puissante, par exemple - il condense en pluie ou en neige. Ainsi le soulèvement de l'air sur les versants exposés "au vent" est fréquemment une cause d'aggravation locale du temps.
Par journée ensoleillée, d'autres ascendances s'organisent, thermiques celles-ci. Les brises de pente transportent en altitude l'humidité des plaines et des vallées. Selon la quantité de vapeur d'eau portée par ces brises, la plus ou moins grande sécheresse des couches moyennes et supérieures - c'est-à-dire de 3 000 à 7 000 mètres -, leur structure, stable ou instable, ou bien il ne se passe rien, et le ciel reste clair, ou bien se forment des "cumulus", amas nuageux blancs insignifiants ou puissants dont la surface supérieure moutonnée traduit les bouillonnements internes, ou bien encore, en été essentiellement, jaillissent de gigantesques et inquié-tantes tours, coiffées de leurs "enclumes" : les "cumulo-nimbus", porteurs de toute la violence de la nature en colère.

A l'opposé, quand l'atmosphère se stratifie en couches stables, des nappes de nuages s'étalent sur des milliers, voire des millions de kilomètres carrés. Les inversions de tem-pérature (voir schéma 9), ca-ractéristiques d'automne et d'hiver, sont souvent à l'ori-gine de telles configu-rations : des brouillards, du "stratus" ou du "stratocumulus", formés dans l'épaisseur de la couche froide ou à son sommet, restent prisonniers de cette structure qui interdit tout brassage vertical, donc toute évolution, et peut persister des semaines durant. Alors les versants et les sommets émergent de la "mer de nuages" dans une atmosphère limpide et douce.



Parfois, lorsqu'un grand vent souffle en altitude, certains pics isolés (Cervin, Aiguille Verte et Drus) "fument". Un panache de nuage s'accroche "sous le vent", créé par les remous d'air dans le sillage de la cime.

A l'approche d'une perturbation, ce sont les monts massifs aux formes arrondies, qui se signalent par la présence, au-dessus ou à leur sommet, de nuages en capuchons, en soucoupes renversées ("l'Ane" pour le Mont-Blanc). Plusieurs nuages semblables peuvent aussi se superposer ( les "piles d'assiettes"), témoins d'une stratification particulière de l'atmosphère (stable et feuilletée en tranches d'humidité différente.)

D'une manière plus générale , l'air soulevé par un massif cherche, la crête passée, à revenir à son niveau initial. Mais comme l'atmosphère, en état stable, est un fluide élastique, il se formera, sur des dizaines de kilomètres derrière le sommet, des mouvements ondulatoires. Les plages d'ascendance se concrétisent par des nuages en forme de lentille ("alto-cumulus" lenticulaires) séparés par des intervalles de ciel clair, ou peu nuageux (mouvement descendants)

Les précipitations
La formation de la pluie est un processus complexe. Dans la grande majorité des cas, c'est la neige qui apparaît d'abord dans les nuages où il fait suffisamment froid (au-dessus de -7°C). Les flocons, lorsqu'ils sont assez lourds, tombent. S'ils traversent, dans leur chute, des couches d'air de plus en plus chaudes, ils finissent par fondre et arrivent au sol en pluie. Si, au contraire, la température reste assez basse (inférieure à 0°C, ou voisine) les flocons touchent le sol.

En été, la neige ne tombe qu'en altitude, sur les reliefs tempérés. En hiver, par contre, il fait souvent assez froid - surtout dans les vallées internes qui retiennent bien l'air froid - pour que la neige descende à I 000m, ou même jusqu'en plaine.



Le cas de figure illustré ci-dessus, effet de foehn, est typique des reliefs situés en travers de la route des dépressions at-lantiques. Quand l'air froid et humide arrive contre la montagne, II doit s'élever pour franchir l'obstacle. Quand il s'élève, sa pression diminue, il se "détend". Cette détente provoque la condensation de gouttelettes d'eau: il pleut au flanc de la montagne. Au contraire, quand l'air arrive de l'autre côté, il a perdu une partie de son humidité : il est plus chaud, plus sec.

La température
Il faut distinguer la température de l'air et celle du sol.

Avec l'altitude, la température de l'air décroît, en règle générale, dans la troposphère (environ les dix premiers kilomètres de l'atmosphère, aux latitudes tempérées) : grosso modo, la diminution est de 1°C pour 150m ou 6°C tous les 1 000m. En fait, cette variation est applicable à "l'atmosphère libre", c'est-à-dire à l'écart de l'influence parasite du sol.
En effet, la température du sol (roc, neige, couverture végétale...) évolue en grande partie indé-pendamment de celle de l'air. Le sol se réchauffe en captant le rayonnement solaire, tandis que l'air y est très peu sensible. De nuit, le sol perd la chaleur accumulée en rayonnant vers l'espace. D'innombrables conditions particulières interviennent : l'orientation du sol par rapport aux rayons de soleil, sa nature, sa couleur (la neige, par exemple, réfléchit presque intégralement le rayonne-ment incident), l'humidité de l'air, sa densité (la raréfaction de l'air aux altitudes élevées favorise les grandes amplitudes de température : le rayonnement solaire est particulièrement efficace puisque l'atmosphère n'oppose qu'un faible écran ; par contre, en sens inverse, la perte de chaleur nocturne est facilitée), la présence ou non de nuages (une couverture nuageuse empêche le refroi-dissement du sol, mais laisse passer, du moins quand elle n'est pas trop épaisse, une partie de l'énergie solaire : c'est l'effet de serre), le vent (la ventilation homogénéise les températures), Un écart de 10°C entre la température à 1,50m du sol et la température de la surface de la neige est courant, au petit matin, par beau temps calme. La température de surface d'une roche ensoleillée peut être notablement supérieure à celle de l'air environnant.

Il existe évidemment une interaction entre le sol et l'air. C'est surtout le sol qui, en particulier par temps calme et sec, influence la température de l'air proche (voir "les brises").
La diminution de température avec l'altitude se manifeste par l'étagement des espèces végétales et, plus haut, par la présence de neiges éternelles. Quelle image illustre mieux ces contrastes que celle, bien connue, du Kilimandjaro enneigé, jaillissant de la savane africaine surchauffée?

Il est pourtant des cas - nombreux - l'hiver par beau temps où la décroissance n'est pas la règle. En effet, l'air froid, parce qu'il est lourd, s'accumule dans les fonds de vallée. Sur les versants au contraire, sitôt formé il ruisselle vers le bas, Dans de telles conditions, il peut faire bien plus froid en vallée, et même en plaine qu'en moyenne montagne. C'est "l'inversion de température". La nappe froide inférieure est souvent de l'ordre de 800 à 1200m d'épaisseur. Il peut, par exemple faire - 5°C en plaine, -10°C à 1000m, en fond de vallée enneigée, et 8°C à 2000 m.
Structure extrêmement stable, l'inversion de température se manifeste par une stratification très contrastée de l'atmosphère inférieure. Dans la couche froide, l'air est humide (brouillard ou nuages bas), au-dessus l'air est sec (excellente visibilité).

Dans certaines circonstances, la structure de l'atmosphère est plus complexe, une couche chaude s'immisçant entre l'air froid supérieur et celui prisonnier des vallées. Il se forme alors une pluie qui tombe sur un sol froid et donne du verglas, pellicule de glace qui recouvre tout. Pendant quelques heures, les routes et chemins deviennent extrêmement dangereux pour toute circulation.

L'effet de Foehn
Le foehn est le vent qui souffle dans les vallées alpines quand, en altitude, le courant du sud est fort. Il s'accompagne de phénomènes caractéristiques qui ne sont pas propres au vent du sud mais plus accusés avec lui. C'est pourquoi le météorologiste, généralisant, évoque "l'effet de foehn" quand un courant atmosphérique, quelle que soit sa direction, prend une chaîne de montagnes par le travers.
"Au vent" (voir "les nuages"), l'air soulevé se refroidit et condense sa vapeur d'eau - quand il en contient assez - en nuages puis, plus haut, en précipitations. Ce faisant, l'air perd de l'eau. Quand il arrive au sommet, il n'est donc pas identique à celui qui s'élançait à l'assaut du versant. Aussi, à peu de distance de la crête, "sous Le vent", le nuage se dissipe. En effet, à l'inverse de ce qui se passe dans les ascendances, un air descendant se réchauffe et s'assèche. Lorsqu'il y a précipitation, une dissymétrie caractérise le comportement de l'atmosphère de part et d'autre de la montagne:

au vent, le nuage se forme à un niveau bien inférieur, la pluie et la neige tombent.
sous le vent, le nuage se dissipe beaucoup plus haut, il fait bien plus chaud et il peut faire très beau.
Ce contraste entre les versants est la règle là où les courants dominants sont assez humides (car s'il n'y a pas précipitation le résultat est différent : symétrie généralement).

Les exemples ne manquent pas dans nos massifs européens: le nord des Alpes est verdoyant et frais, le sud est sec et chaud même répartition dans les Pyrénées, les forêts de Lorraine et des Vosges occidentales, le vignoble alsacien, etc

Les perturbations
La genèse des perturbations est indépendante du relief; mais par la suite, leur comportement est toutefois fort affecté par la présence de la montagne, surtout si la masse de celle-ci est importante.

Au vent, les perturbations s'activent ou se réactivent (un système nuageux ne précipitant pas en plaine peut apporter neige et pluie en montagne). Sous le vent, elles se disloquent ou s'effacent, quitte à se reformer, parfois, quelques dizaines de kilomètres au-delà de la ligne de crête.

Pour peu qu'une situation perturbée se maintienne plusieurs heures, voire plusieurs jours, qu'une mer chaude alimente l'atmosphère en vapeur d'eau, des quantités de pluie ou de neige énormes peuvent s'accumuler sur un versant tandis que l'autre ne reçoit presque rien et la plaine beaucoup moins(il en est ainsi des Cévennes et du sud des Alpes par vent de sud, des Alpes italiennes par vent de sud-est ou d'est, du Népal que la mousson de l'océan indien arrose copieusement tandis que le Tibet connaît la sécheresse.)

Vie d'une perturbation



Au contact de l'air chaud et de l'air froid se forme une empoignade (1 et 2) et bientôt apparaît un tourbillon (3 et 4), qui finit par tourner sur lui-même (5), tandis qu'un nouveau front se forme (6).

L'orage
Il existe deux grandes catégories d'orages : ceux qui accompagnent des perturbations de plus ou moins grande étendue, ceux qui se développent localement dans une masse d'air devenue instable. L'orage est un événement essentiellement estival que les alpinistes, en particulier, redoutent beaucoup car il s'accompagne de phénomènes violents, soudains, imprévisibles, notamment la foudre.

On distingue 3 types d'orages.

L'orage isolé :
C'est celui qui éclate très localement en fin d'après midi ou le soir des chaudes journées d'été. Cet orage traduit une détérioration sensible de la stabilité des couches d'air par excès de chaleur à la base mais non une aggravation irrémédiable. Avec le retour de la fraîcheur nocturne, ce type d'orage se résorbe.
Si le conditions générales restent les mêmes, il peut d'ailleurs se répéter le lendemain, pas forcément au même endroit. Et ainsi de suite pendant une période de chaleur.

L'orage isolé trouve sur le relief des conditions qui lui permettent de s'y développer bien plus aisément qu'en plaine. Les mouvements ascendants, facilités par les versants, une humidité souvent plus forte (forêts, rivières, fonte des neiges) contribuent à déclencher l'orage en montagne. Celui-ci est, en général, de courte durée. Il éclate plutôt en fin d'après-midi et s'éteint en soirée.

Ainsi, un orage de faibles dimensions, environ 4 km de rayon, et qui donne de faibles quantités d'eau, environ 10mm, dégage une énergie pendant la condensation d'eau à l'intérieur du nuage correspondant à une puissance équivalente à celle de dix bombes atomiques du type Hiroshima.

La zone orageuse :
Vaste plage d'air humide, chaud et instable, qui recouvre de vastes territoires, et même la France entière parfois. A l'intérieur de cette zone, à n'importe quelle heure du jour et même de la nuit (mais quand même de préférence l'après midi et le soir) se déclenchent de multiples orages. Ces orages sont souvent annoncés par de nombreux nuages aux formes tourmentées, et notamment vers 4000m d'altitude.

L'orage de front froid :
Le plus dangereux de tous car, surtout en été, il peut être à la fois soudain, violent (rafales, fortes averses...) généralisé et accompagné d'un refroidissement intense. Il est la conséquence de l'irruption d'une masse d'air froid qui repousse brutalement l'air chaud préexistant.

L'anticyclone
Ciel bleu, soleil, forte chaleur...

Mais le beau temps en montagne n'a pas que des conséquences heureuses. La chaleur est même responsable de phénomènes dangereux, ainsi :

La transformation malsaine de la neige. Par transformation de la neige », on entend le processus de fonte à la chaleur du jour, et de regel dans la nuit. Quand il fait trop chaud, la neige fond très vite le jour, et gèle peu ou pas du tout au cours de la nuit. On dit que la neige est « pourrie », c'est-à-dire dangereuse à fréquenter parce que ne tenant pas sous les pas.

La fragilisation des passages. Les ponts de neige au-dessus des crevasses, notamment, ne demandent qu'à s'effondrer.

Les pierres se descellent et tombent dans les couloirs.

Les orages.
L'air surchauffé pompe l'humidité, jusqu'à ce que, surchargé, il dégénère en orage isolé, mais violent. Ce phénomène survient habituellement après quelques jours de "trop beau temps".
Quand craindre ce "trop beau temps" ?
La notion "d'altitude de l'isotherme zéro degré", ou, plus précisément encore, "d'altitude du niveau de gel" constitue un très bon indicateur. Il s'agit de l'altitude à laquelle, la nuit, la température est assez basse pour que la neige gèle. Ce n'est pas forcément celle à laquelle il fait 0 oC, comme on le pense souvent.

En réalité, la force du vent, le degré d'humidité de l'air, la quantité de nuages dans le ciel, voire la topographie des lieux conditionnent complètement la qualité du regel nocturne, qui varie donc beaucoup selon les lieux. On peut cependant prendre comme point de repère que, lorsque, par beau temps, l'isotherme zéro arrive au-delà de 3 500 mètres (il arrive qu'il dépasse les 4 000 mètres!), les conditions de neige sont défavorables.

La dépression
Le vent de secteur sud à ouest, plus ou moins fort, apporte des nuages et, au fur et à mesure qu'on prend de l'altitude, des précipitations variables: pluie, grêle, neige. L'arrivée d'une perturbation sur le massif montagneux provoque soit une instabilité orageuse, soit du mauvais temps caractérisé.

L'instabilité orageuse.
Elle est due à la présence d'une dépression faible qui s'est presque comblée au moment où elle arrive, mais qui, au contact de l'air chaud du beau temps, reprend de la vigueur et explose en un ou plusieurs orages. Cette situation peut durer plusieurs jours: on parle alors de "temps pourri".

Le mauvais temps caractérisé.
L'arrivée d'une perturbation active au contact du relief provoque des précipitations et du vent, aggravés avec l'altitude. Avec, pour conséquence directe, le froid et l'orage. On sait que, plus on gagne en altitude, plus l'air est froid et moins il est capable de retenir l'humidité

Ainsi, là où, en moyenne montagne, il fait encore clair, on trouve, au fur et à mesure qu'on monte, la brume, la pluie, la grêle et, enfin, la neige. Et qui dit neige fraîche et abondante dit très vite risques avalancheux, tandis que les traces sont effacées et les formes rocheuses plâtrées : les conditions deviennent hivernales. Dans le même temps, les précipitations provoquent une baisse importante de la température.

Pour l'alpiniste pris par le mauvais temps en altitude, cela signifie un épuisement physique accéléré, d'autant plus que la progression devient difficile, si ce n'est impossible. Quant au vent, non seulement il peut interdire toute progression, mais il accentue de manière affolante les effets du froid sur le corps.