Cours météo - Les précipitations

Les précipitations correspondent à toutes les formes d'eau tombant du ciel sur la surface de la Terre. Pour se former, toute précipitation nécessite la condensation de la vapeur d'eau. Ainsi, lorsque les gouttelettes d'eau des nuages deviennent trop volumineuses et donc trop lourdes, elles sont emportées par la gravité et finissent tôt ou tard par retomber sur la Terre.

Schéma des différents types de précipitation

Il existe principalement deux types de précipitations :

- les précipitations stratiformes qui sont de faibles intensités, mais qui durent longtemps, car les nuages couvrent une grande surface. Celles-ci se produisent au passage de dépressions qui sont associées à des nuages de types stratus.

- les précipitations convectives (ou averses) qui ne durent pas longtemps, mais qui sont d'une forte intensité. Ces précipitations se produisent par '' l'instabilité convective de l'air ''associée à la formation de nuages de types cumulus ou cumulonimbus (nuages d'orages).

Les précipitations peuvent tomber sous trois formes en fonction de la température de l'air :

- Liquide : pluie, bruine ; 

- Pluie verglaçante, bruine verglaçante ;

- Solide : neige, grésil et grêle.

1 | La pluie et la bruine

A. Formation de la pluie

Les fines gouttelettes présentes au sein d'un nuage se condensent sur des particules de poussière présentes dans l'air. Plus les nuages montent vers des couches d'air plus froid, plus les gouttelettes grossissent et se rapprochent les unes des autres. Lorsque la taille de la gouttelette atteint plus ou moins 0,02 mm, son poids commence à devenir notable et celle-ci commence à descendre lentement, de l'intérieur du nuage vers sa base. La température de la couche d'air à travers laquelle passent les gouttelettes d'eau doit être supérieure à 0°C en moyenne pour que les précipitations soient sous forme liquide. Comme la majeure partie des nuages se trouvent à une altitude relativement élevée où la température y est basse, il arrive souvent que les gouttelettes passent de l'état solide à liquide pendant leur chute vers le sol, car l'air se réchauffe et oblige les cristaux de glace à fondre.

B. Caractéristiques

Les gouttes de bruine sont assez petites, entre 0,1 et 0,4 mm de diamètre et ne tombent que depuis des nuages situés à très basse altitude. Pour la mesurer, on étudie la visibilité dans l'air par temps de bruine. Donc plus il bruine, plus la visibilité se réduit, en conséquence, on établit les qualifications suivantes :

Les gouttes de pluie font quant à elles 0,5 mm à 3 mm de diamètre. Ainsi, les précipitations se mesurent en accumulations par heure sur une surface donnée.

L'unité de mesure des précipitations est le millimètre (1 mm = 1 litre d'eau / m²)

Les gouttes d'eau sont d'autant plus grosses que les courants ascendants sont puissants, c'est notamment le cas dans des nuages d'orages ou cumulonimbus où la taille des gouttes d'eau varie en fonction de la puissance de ces courants d'air.

Il arrive parfois que de forts courants descendants soient présents dans les nuages convectifs. Dans ce cas, on assistera à de fortes averses de pluie avec de puissantes rafales de vent : ces phénomènes ont pour nom des "grains".

2 | Les précipitations verglaçantes

Dans certaines situations l'air est plus froid en basses couches qu'en altitude. Dans le cas de la pluie et de la bruine verglaçante, la température est négative près du sol, mais une couche d'air plus douce (température au-dessus de 0°C) est présente au dessus ; les précipitations solides dans le nuage fondent au cours de leur chute vers le sol. En arrivant près du sol où la température doit y être inférieure à 0°C, ces pluies gèlent et forment une couche de verglas plus ou moins épaisse en fonction de l'intensité de ces précipitations d'eau surfondue et de la température présente près du sol. Cette situation est particulièrement redoutée car toutes surfaces dures deviennent alors très glissantes, ce qui rend les conditions de circulation très dangereuses, tandis que fils électriques et arbres cèdent parfois sous le poids de la glace accumulée.

3 | La neige

La neige se forme lorsque l'air en altitude est assez humide et que la température est très basse (inférieure à -15°C) dans des nuages où l'eau (à l'état solide) vient se réunir autour de noyaux de poussière présents au sein du nuage. Lorsque les cristaux de glace sont assez gros, ils tombent du nuage en s'agglutinant les uns aux autres, on assiste donc à la formation de flocons de neige.

Un millier de cristaux de glace constitut un seul flocon de neige. Toutefois la température doit être inférieure à 0°C dans les basses couches de l'atmosphère pour qu'ils ne fondent pas avant d'atteindre le sol. Plus la distance entre la naissance du flocon de neige et le sol est grande, plus les chances que les flocons soient gros augmentent.

On observe différents types de flocons et donc de neige en fonction de la température et de l'humidité.

Lorsque la température est très négative, la neige est alors fine et sèche, car l'air n'est pas assez humide pour qu'elle ait le temps de grossir. Au contraire, lorsque les précipitations rencontrent une zone plus douce en arrivant près du sol, la neige est collante et humide. Ce type de neige est souvent caractéristique des épisodes neigeux qui se produisent en hiver autour du bassin méditerranéen, lorsque l'air humide maritime entre en contact avec l'air froid plus continental.

En moyenne 10mm de pluie correspondent à 10 cm de neige, mais tout dépend du type de neige.

L'intensité des précipitations neigeuses s'établit en fonction de son accumulation au sol par unité de temps :

4 | Le grésil

Le grésil se forme dans les mêmes conditions que pour les pluies verglaçantes. Quand de l'air plus chaud surmonte une couche d'air froid, la neige qui tombe du nuage rencontre tout d'abord de l'air doux au cours de sa descente et va fondre partiellement en gardant toutefois son noyau solide, celui-ci va alors servir de noyau de congélation. C'est en arrivant à proximité du sol, où la température y est plus froide, que les particules d'eau autour du noyau solide vont geler avant d'atteindre le sol. On assiste alors à la formation de granules de glace appelées grésil.

Petites billes glacées -> Grésil

5 | La grêle

La grêle prend naissance dans des nuages d'orages (ou cumulonimbus) dans lesquels les courants ascendants peuvent être particulièrement puissants. Ces nuages s'élèvent à une altitude atteignant en moyenne 12 000 mètres, ainsi la présence de cristaux de glace à l'intérieur du nuage constitue le premier élément à la formation de grêlons de tailles et poids différents. Ces cristaux de glace subissent d'incessantes turbulences au sein du nuage et sous l'effet des puissants courants ascendants. Ils peuvent gagner de l'altitude ou bien chuter en quelques secondes en fonction de leur poids. Lors de ces turbulences des gouttelettes surfondues entrent en contact avec ces grêlons et gèlent : elles contribuent à augmenter la taille de ces grêlons en formant des couches de glace successives. Ce n'est que lorsque son poids sera suffisamment élevé pour contrer l'effet de ces phénomènes que le grêlon pourra tomber au sol.

Pour conclure, plus l'instabilité et les turbulences seront grandes au sein du nuage et plus les grêlons pourront acquérir une grande taille et devenir dangereux pour la végétation ainsi que les infrastructures. La grêle est souvent redoutée dans le milieu vinicole, car en l'espace de quelques minutes elle peut détruire des parcelles de vignes entières et réduire une grande partie des récoltes. 

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