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Pour faire une observation correcte il y a plusieurs variables à considérer :
Une couche étendue de Cirrocumulus castellanus undulatus (au centre) et de Cirrocumulus floccus (sur les côtés). © Daniele.Brundu CC BY 4.0
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- La nébulosité
- Le genre de nuagenuage
- La hauteur de la base des nuages
La quantité de nuages (nébulosité) est observée et renseignée en nombre de huitièmes de ciel couvert par chaque couche nuageuse et par l'ensemble des nuages. La nébulosité est donc déterminée par l'observation au sol en divisant mentalement le ciel en huit quadrants et en estimant le nombre de parties couvertes par les nuages. Dans certaines circonstances (prévision destinée au public) on utilise des qualificatifs plus explicites :
Le genre de chaque couche de nuages, de même que l'espèceespèce et la variété éventuelles sont déterminés par l'observation en fonction des descriptions complètes de chaque genre, espèce et variété.
La hauteur de la base des nuages peut être estimée visuellement. On peut également utiliser un ballon profond, procédé qui consiste à mesurer le temps mis par celui-ci, à une vitesse ascensionnelle connue, pour s'élever du sol jusqu'à la base des nuages. Enfin, le phare à nuage, le télémètre, le ceilomètre et le Lidar constituent les outils les plus précis.
Dans le cas des cumuluscumulus vous pouvez estimer la base des nuages en utilisant la formule d'Espy :
avec T, la température extérieur et Td la température du point de roséepoint de rosée, exprimées en degrés et dixièmes.
La meilleure observation des nuages (genre, base, sommet) ne peut s'effectuer qu'à partir d'un avion et les météorologistes sont toujours autorisés à demander à un "weather report" ou "PIREP" au prochain pilote prêt à décoller. Cette assistance météorologique est très importante et peut s'avérer capitale d'un point de vue opérationnel quand il y a des pilotes débutants en vol et que le temps se dégrade.
Si vous prenez de temps en temps l'avion pour rejoindre un lieu de vacances, n'hésitez pas à visiter le poste de pilotage. Malgré les dispositions de sécurité, si vous invoquez un intérêt pour la météométéo ou l'aviation, on vous accordera peut-être ce privilège.
1 - Remarques à propos de l'identification des nuages
Il n'est pas toujours aisé d'identifier le genre auquel appartient un nuage. Ainsi que nous l'avons dit, l'aspect d'un nuage dépend essentiellement de la nature, des dimensions, du nombre et de la répartition dans l'espace de ses particules constitutives. Il dépend aussi de l'intensité et de la couleur de la lumière reçue par le nuage, ainsi que des positions relatives de l'observateur et de la source de lumière par rapport au nuage.
© Agnès Bugin
L'identification se complique sur les sites en altitude où ce que l'on prend par exemple pour des stratocumulus sont en réalité des altocumulusaltocumulus. Quand il s'agit de nuages lenticulaires, seule une évaluation réelle de la hauteur du nuage par rapport au niveau de la mer permet de déterminer s'il appartient à l'étage moyen ou inférieur (plus haut ou plus bas que 6500 pieds). Lorsque la hauteur est connue il est facile de l'identifier.
Quand les circonstances le permettent (dans un club ou un aérodrome civil), plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour déterminer la hauteur d'un nuage :
- utiliser un ceilomètre,
- lancer un ballon-plafond,
- faire appel à un parachutiste en vol libre, un parachuteparachute ascensionnel, un pilote d'avion ou de planeurplaneur ou encore à un ULM équipé d'un altimètre.
Mais souvent l'amateur n'a pas accès à ces moyens sauf s'il s'adonne en parallèle à ces activités sportives.
2 - Méthodes visuelles d'identification
A défaut d'instrument l'amateur comme le professionnel peuvent envisager plusieurs méthodes visuelles pour déterminer la hauteur de la base des nuages :
- Vérifier les prévisions météo (si un anticycloneanticyclone, un front chaud ou un front froid est annoncé par exemple)
- Consulter les bulletins météo émis par l'aviation (SYNOP, METAR, SPECI, TAF, PIREP, etc). La plupart sont accessibles sur InternetInternet, parfois moyennant finance, soit en décodant directement les messages transmis par ondes-courtes
- Rappelez-vous la définition des différents nuages (les altocumulus par exemple ont une largeur de 1 à 5° maximum).
- Au coucher ou au lever du SoleilSoleil observez sur quels nuages tombe la lumière du Soleil
- Essayez également de trouver des repères dans le ciel : des nuages bas ou élevés qui permettraient de préciser l'altitude des nuages intermédiaires.
- Evaluer la vitesse de déplacement des nuages : plus ils sont rapides plus ils sont bas.
- Quand il s'agit de nuages moyens ou bas, attendez une demi-heure voire une heure que le banc de nuages passent au-dessus de vous. Les dimensions et la forme du banc auront changées, mais vous pourrez facilement identifier les cellules individuelles et déterminer le genre du nuage.
- Pour les nuages élevés, essayez de localiser un avion de passage et tenter de déterminer s'il passe au-dessus ou en-dessous de la couche nuageuse. Si l'avion présente des contrails, il se trouve dans l'étage supérieur à plus de 23000 pieds. Voyez si les contrails projettent ou non une ombre sur les nuages, s'il s'agit de traînées de convection l'avion vole beaucoup plus bas, entre 8-20000 pieds ou s'il s'agit de traînées aérodynamiques il vole en-dessous de 15000 pieds.
Dans des conditions de faible éclairement (aubeaube, crépusculecrépuscule) ou durant la nuit, la marge d'erreur peut être très importante si vous n'avez aucun repère : un plafond de 7/8 d'altocumulus peut se transformer en stratocumulus, des cumulus deviennent des stratusstratus bas... Aussi le passage d'un avion d'un ligne ou l'éclairage des villes projeté sur la base des nuages peut vous aider à mieux apprécier la hauteur réelle des formations. Quand il y a une éclaircie, la clarté de la LuneLune est aussi très précieuse pour identifier les nuages élevés et moyens.
Enfin, comme pour beaucoup de choses, c'est l'habitude de l'observation qui vous aidera à long terme. Il faut compter au moins six mois pour qu'un observateur-météorologiste estime la hauteur des nuages avec une précision de l'ordre de 100 m ou 300 pieds. En région tropicale, la précision sera de 1000 pieds. Bien sûr si vous disposez d'un instrument de mesure optique la comparaison directe avec votre estimation visuelle vous permettra rapidement de vous améliorer.
Si vous êtes pilote (d'avion le ligne, de tourisme, de planeur), votre expérience sur le terrain sera précieuse car vou aurez la possibilité de confronter vos observations visuelles aux rapports météorologiques (TAF, METAR, PIREP, etc) ainsi qu'aux indications de l'altimètre et optionnellement du Lidar. Arrivé à ce stade la météo ne sera plus un passe-temps mais un véritable hobby.
3 - Altitude des nuages
Si vous avez des difficultés pour identifier un nuage, une solution consiste à essayer de déterminer son altitude par comparaison avec des couches nuageuses situées à d'autres niveaux. En identifiant une couche nuageuse située plus bas ou plus haut, vous aurez plus de facilité pour identifier celle posant problème.
D'un point de vue opérationnel, il est aussi très important de préciser le niveau auquel se situe la base et le sommet des nuages.
La partie de l'atmosphèreatmosphère dans laquelle se présentent habituellement les nuages a été divisée en trois étages :
- supérieur
- moyen
- inférieur
Laissons pour l'instant de côté les nuages noctiluscents, dits "nacrés", qui évoluent vers 85 km d'altitude dans la mésosphèremésosphère pour une raison qui demeure encore largement inconnue. Les limites des "étages" de l'atmosphère sont fonction de l'altitude; le tableau ci-dessous donne ces limites pour les régions polaires, tempérées et tropicales (3' = 1m).
© Thierry Lombry
Les nuages d'un certain genre se retrouvent le plus fréquemment dans les étages suivants :
- Etage supérieur : cirruscirrus (Ci), cirrocumulus (Cc), cirrostratuscirrostratus (Cs)
- Etage moyen : altocumulus (Ac), altostratusaltostratus (As)
- Etage inférieur : stratocumulus (Sc), stratus (St)
C'est cette distribution qui a donné leur surnom aux familles de nuages : nuages bas, nuages moyens et nuages élevés.
Il y a 3 exceptions. Le nimbostratus (Ns) est presque invariablement observé au-delà de 2000 m d'altitude (6500'), dans l'étage moyen, mais il déborde généralement dans les deux autres étages lorsqu'il déverse ses précipitationsprécipitations.
Les cumulus (Cu) et cumulonimbuscumulonimbus (Cb) ont habituellement leurs bases dans l'étage inférieur, mais sous l'effet d'une forte activité convectiveactivité convective ils peuvent présentent une telle extension verticale que leurs sommets atteignent souvent l'étage supérieur.
Maintenant que nous avons classé les nuages en fonction de leur altitude ainsi qu'en différents genres, variétés et formes, nous pouvons partir à leur découverte.
