Cycle de formation du nuage

Le cycle de formation des nuages est une étape importante du cycle de l'eau.

La formation de nuages résulte du refroidissement d'un volume d'air jusqu'à la condensation d'une partie de sa vapeur d'eau. Si le processus de refroidissement se produit au sol (par contact avec une surface froide, par exemple), on assiste à la formation de brouillard. Dans l'atmosphère libre, le refroidissement se produit généralement par soulèvement. On parle alors d’ascendance : lors d’un orage par exemple, l’air près du sol devient plus chaud et plus humide, or l’air chaud monte en altitude, donc ces flux chaud vont monter : en effet, quand l’air est chaud, ses molécules s’écartent, il prend donc plus de place, mais surtout cet air chaud est moins dense que de l’air froid dont les molécules sont plus « serrées ». Or, selon la poussée d’Archimède, un objet dont la densité est plus faible que celle de son environnement va monter. L’autre cause de la montée de ces flux d’air est le rencontre entre un flux et un obstacle, par exemple une montagne. A ce moment-là le flux va monter pour passer au-dessus de cet obstacle.

La pression de vapeur saturante est la pression à laquelle un fluide passe de l'état gazeux à l'état liquide (ou de l'état liquide à gazeux) pour une température donnée.

Si la température du fluide augmente, la pression à laquelle le fluide passe de l’état liquide à gazeux (pression de vapeur saturante) augmente. C’est ainsi qu'un liquide comme l'eau peut se transformer en vapeur à pression ambiante par apport de chaleur, mais il est possible de faire cette transformation sans varier la température en abaissant la pression ambiante au-dessous de la pression de vapeur saturante.

Il y a différents types de formation des nuages :

Tout d’abord le réchauffement par la base amène la formation des nuages bas tels que les stratus. Il est fréquent en hiver à l’approche de l’approche d’une masse d’air douce et humide venant des océans et en été lorsque des airs doux arrivent sur des eaux froides.

Les nuages peuvent également se former par soulèvement orographique. Avec le relief, la masse d’air est contrainte à s’élever, ce qui provoque une baisse de la température et peut provoquer un seuil de saturation. Il se forme alors un nuage sur le versant au vent qui se dissipe sur le versant sous le vent.

Le nuage se forme plus communément par convection. En effet le réchauffement de l’air se communique à l’air qui plus léger car dilaté va monter et refroidit par détente. Les nuages de convection apparaissent d’autant plus facilement quand il y a de l’air froid en altitude, car la masse d’air est instable. Les bases de ces nuages sont horizontales et apparaissent l’été sur terre et l’hiver sur mer.

Enfin le nuage se forme par soulèvement frontal lors d’une précipitation. En effet, lors d’une perturbation en mouvement, l’air chaud est soulevé par la masse d’air froid antérieur. De plus l’air froid postérieur rejette l’air chaud en altitude. Le long des fronts se forment alors des nuages.