En image : l'atmosphère dans tous ses états

Cet arc circumhorizontal s'est produit à Alentejo au Portugal. Comme l’arc-en-ciel, ce phénomène repose sur la diffraction de la lumière. © Nbarr, Wikipédia, GNU 

L'atmosphère est en perpétuel mouvement, et son état dépend des conditions de pression, de température et d'humidité. Elle possède une structure en millefeuille qui s'étend sur plus de 600 km. Les variations de paramètres physiques dans ces couches provoquent nuages, tempêtes, orages... Parfois, ces variations sont telles que l'atmosphère peut prendre des formes étonnantes. En voici quelques-unes en image.

Tsunami de nuage

Un tsunami de nuage s'est produit en Floride en février 2012. Un pilote d'hélicoptère, J. R. Hott, a été témoin de la scène. Plus de photos sont disponibles sur sa page Facebook, Panhandle Helicopter. © J. R. Hott 

Ce phénomène est un soulèvement orographique... lié aux immeubles ! Il s'est produit en Floride, à Panama City Beach. Le vent qui arrive de l'océan est bloqué par les gratte-ciels. La masse d'air est donc obligée de s'élever. Plus elle monte, plus elle se refroidit. L'air se condense et forme alors un nuage. De l'autre côté de l'immeuble, il se réchauffe plus vite qu'il ne s'était refroidi, et donc se dissipe. Dans les régions montagneuses, ce phénomène conduit à l'effet de foehn et est observé depuis longtemps.

Le nuage percé

Ce cliché d’un trou dans un nuage au-dessus d'un camp installé en Antarctique a été réalisé en décembre 2009. Le rôle des avions dans ce phénomène a fait l'objet d'un article dans Science en 2011. © Science, AAAS 

On dirait presque qu'une soucoupe volante a traversé le nuage. Mais il semble que les avions sont suffisants pour faire de tels trous dans les nappes de nuages. L'explication réside dans le principe de surfusion de l'eau. Dans un nuage, à une température de l'ordre de -15 °C et selon la pression, l'eau se trouve sous ses trois phases. Toute l'eau ne gèle pas, car une partie est en surfusion. Mais si un avion traverse le nuage, il perturbe l'équilibre et entraîne la formation de cristaux de glace. Il se produit ensuite une réaction en chaîne : c'est l'effet Bergeron. Les cristaux de glace sont entourés de gouttelettes d'eau qui vont très rapidement s'évaporer et ainsi créer un trou dans le nuage.

Tempête de sable

Cet impressionnant phénomène météo s'est produit en Australie le 9 janvier 2013. Le phénomène est rare et est plutôt observé dans les déserts du Moyen-Orient. © Commonwealth of Australia, Bureau of Meteorology, 2013 

Une tempête de sable se produit par vents violents. Mais des événements comme celui de l'illustration, les haboobs, sont des phénomènes météorologiques de mésoéchelle liés à la formation d’un orage. Celui-ci se forme lorsqu'un nuage naît et s'électrifie. Pour qu'un cumulonimbus se forme, il faut qu'il y ait une ascension de l'air. La formation du nuage entraîne un courant descendant des vents de surface. Lorsque l'air atteint un sol sec, un front de rafales peut se former et soulever les grains de sable. Il se crée alors un véritable mur de sédiments qui peut atteindre plusieurs kilomètres de haut. Un haboob peut se déplacer à une vitesse maximale de 50 km/h.

Orage supercellulaire

Cet orage supercellulaire s'est produit dans le Nebraska en mai 2004. La photo a été prise par un chasseur de tempêtes. © extremeinstability.com 

Comme son nom l'indique, l'orage supercellulaire a plusieurs cellules élémentaires orageuses à différents stades de leur cycle de vie. De nouvelles cellules orageuses naissent sous le vent des cellules plus anciennes. L'effet pluricellulaire fournit au système convectif une énergie de l'ordre de 1.500 J/kg. Le phénomène possède alors une durée de vie nettement plus importante qu'un orage classique, et balaie ainsi une grande zone géographique. L'orage supercellulaire sur la photo s'est transformé en système convectif à mésoéchelle, ou MCS.

Nuage arc-en-ciel

Un enfant à bord d’un bateau de pêche a été le premier témoin de ce phénomène rare. Il a eu lieu dans la ville de Wanning, dans la province du Hainan, dans le sud de la Chine. © YesFuture 

Une aurore boréale ou un arc-en-ciel ? Ni l'un ni l'autre. L'image représente un arc circumhorizontal. Ce phénomène est très rare, il nécessite des conditions bien particulières. Pour pouvoir l'observer, il faut que le soleil soit très haut dans le ciel, et l'angle qu'il fait avec l'horizon doit être d'au moins 58°. En outre, un nuage cirrus (ou bien de la brume) doit être présent et contenir des cristaux de glace en forme de plaques. Ce halo se forme lorsque les cristaux de glace sont frappés par des rayons solaires rasants. La lumière est réfractée par ces cristaux et sa lumière peut être dispersée, comme pour un arc-en-ciel.