De superbes ondes de Kelvin-Helmholtz en République Tchèque. © twitter@LukasGalloWx
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Phénomène météo extraordinaire : les nuages d'ondes de Kelvin-Helmholtz

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D'étonnantes vagues nuageuses apparaissent parfois l'espace de quelques minutes avant de disparaître. Les nuages d'ondes de Kelvin-Helmholtz, qui peuvent donner l'impression d'observer un tsunami dans le ciel, se forment partout dans le monde.

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Si certains n'hésitent pas à l'appeler « tsunami de nuages » tant les vagues du phénomène peuvent être impressionnantes, les ondes de Kelvin-Helmholtz sont inoffensives : l'observateur sur terre ne risque rien, ni pluie ni vent. Mais ces vagues nuageuses témoignent tout de même d'une forte instabilité présente en altitude : les pilotes d'avion tentent en général de les éviter car ces ondes peuvent être à l'origine de fortes turbulences. L'Atlas international des Nuages a récemment renommé ce nuage Fluctus (mot latin pour « flotter » ou « vague »), mais le terme majoritairement utilisé reste celui de Kelvin-Helmholtz, du nom des deux physiciens qui l'ont décrit pour la première fois.

Des ondulations liées à des différences de vitesses

Le phénomène se forme à la limite entre les nuages et le ciel dégagé, lorsqu'une masse d'air chaud circule au-dessus d'une couche d'air froid, plus basse. En raison de la présence de forts vents horizontaux, la couche supérieure se déplace plus rapidement que la couche inférieure : cette instabilité forme alors des ondulations, avec des crêtes à son sommet, plus ou moins spectaculaires en fonction des courants de vent. Ce sont donc les variations de vitesse entre ces deux couches qui façonnent ces « vagues » ou « lames » toujours en mouvement, avec la légère rotation que l'on peut apercevoir. La couche supérieure est plus chaude, mais aussi plus sèche que celle d'en dessous en raison de sa vitesse, ce qui provoque l'évaporation du sommet du nuage de manière dentelée. La formation et la déformation du phénomène sont très facilement observables à l'œil nu et cette forme étonnante ne dure en général que quelques minutes, voire même moins d'une minute ! 

Ces ondes peuvent se produire avec différents types de nuages : les nuages cirrus fins et élevés, les nuages épais de moyenne altitude comme les altocumulus, les nuages bas comme les stratocumulus et stratus et les nuages de beau temps comme les cumulus. Plus rarement, les ondes peuvent se former autour d'un nuage d'orage, le cumulonimbus, donnant l'impression de véritables dents nuageuses autour de l'orage.  

Des ondes similaires dans la mer et l'espace

Les nuages d'onde de Kelvin-Helmholtz sont régulièrement aperçus partout dans le monde, et plusieurs fois par an en France. Cependant, les plus spectaculaires d'entre eux sont en général photographiés au-dessus de la mer, près des côtes, ou en montagne, proches des zones où les courants de vents en altitude sont plus forts.

Ce même type d'ondes peut se produire dans l'eau, notamment lors de la rencontre de l'eau douce d'un fleuve qui se jette dans l'eau salée de la mer. Ici aussi, ce sont les variations de vitesse et de densité qui génèrent ces ondes maritimes, parfois visibles dans les images satellites. Les ondes ont aussi déjà été observées dans les profondeurs des océans, jusqu'à 500 m sous la surface. Dans l'espace, des ondes de Kelvin-Helmholtz ont déjà été observées autour de la couronne du Soleil, de Jupiter, de Saturne à la surface d'un nuage interstellaire.

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