Introduction

Les orages sont des nuages au sein desquels se produisent des décharges électriques dont les manifestations visuelles et auditives sont respectivement les éclairs et le tonnerre. Le nuage caractéristique des orages s'appellent le cumulonimbus. Ce dernier est reconnaissable par sa grande extension verticale et sa forte densité.

Les précipitations sont souvent importantes: des averses de pluie, souvent des chutes de grêle. On observe de puissantes rafales de vent, quelque fois des tornades.
Trois sortes de cumulonimbus existent:
            - Le cumulonimbus calvus
            - Le cumulonimbus capillatus incus
            - le cumulonimbus avec mamatus
Le plus violents d'entre eux est le capillatus incus reconnaissable par son sommet en forme d'enclume (incus en latin). Au stade de maturité, c'est vraiment le roi des nuages.

Mécanismes de formation

Afin de mieux comprendre le cycle d'un orage, il sera tout d'abord nécessaire d'étudier les différents processus de formation des nuages.

a) La condensation

L'air ne peut contenir qu'une certaine quantité de vapeur d'eau. Cette quantité varie en fonction de la température: plus l'air est chaud, plus il pourra contenir de vapeur d'eau. Lorsque la quantité maximale de vapeur d'eau est atteinte, on dit que l'air est saturé. Au-delà, la vapeur commence  à se condenser. La température à partir de laquelle la vapeur d'eau se condense s'appelle point de rosée.

b) Mécanismes ascensionnels

Trois processus existent dont deux principaux:
            - Le premier est la convection. Quand le sol est chauffé par le soleil, il réémet de la chaleur dans l'air au-dessus de lui et crée des poches d'air chaud. Ces poches d'air s'élèvent et, quand elles atteignent leur point de rosée, donnent naissance à des nuages.
            - Le second processus survient quand des fronts atmosphériques se développent. Quand deux masses de températures différentes se heurtent, l'air plus chaud passe par-dessus l'air plus froid. Si l'air qui s'élève contient assez d'humidité, des nuages se forment, différents selon le type de front.

c) Stabilité et chaleur latente

Une masse d'air continuera à s'élever tant que sa température restera supérieure à celle de l'air ambiant. Si cette situation persiste alors que l'air monte, les conditions sont dites instables. En revanche, si la température d'une masse d'air atteint rapidement celle de l'air ambiant (et cesse donc de s'élever), les conditions sont dites stables.

 

Nota: la première couche de l'atmosphère s'appelle la troposphère: c'est là que se produit la plus-part des phénomènes météos. La seconde couche s'appelle la stratosphère, et la limite entre ces deux couches est la tropopause.

Le cycle d'un orage

Chaque jour, environ 50 000 orages éclatent de par le monde, le plus souvent dans les régions équatoriales. La puissance d'un orage peut-être impressionnante quand la pluie, la grêle, les vents violents ou les tornades se déchaînent, accompagnés de lueurs éblouissantes des éclairs et du fracas du tonnerre.
La vie d'un orage se déroule en trois étapes: le développement, la maturité et la dissipation.

a) L'amoncellement des nuages

La phase de développement survient quand de l'air chaud et humide s'élève dans le ciel. A mesure que l'air ascendant refroidit, il se condense et des nuages se forment. Si la convection est assez forte, les nuages continuent de se développer jusqu'au stade de cumulus congestus (congestus: nuage à extension verticale pouvant atteindre une altitude de 4500 à 6000 m).
Pour que le nuage se développe encore, il faut que les étages moyen et supérieur de la troposphère soient instables. La chaleur latente libérée par le processus de condensation va accroître l'instabilité en réchauffant l'air ascendant.
Une fois que le nuage est devenu cumulonimbus, il se développe en hauteur jusqu'à ce que son sommet atteigne la tropopause, où il s'étale alors et prend la forme caractéristique d'une enclume.

b) Ciels d'orage

A mesure que l'air se refroidit au sommet, il s'affaisse aidé par la gravité et les précipitations, et engendre des courants descendants. Le nuage entre dans son âge mûr, la phase la plus destructrice d'un orage. Les courants ascendants et descendants de l'air activent la création de charges électriques opposées, qui produisent une décharge électrique. Quand l'éclair traverse l'air, sa chaleur dilate ce dernier et crée une onde acoustique: le tonnerre.
Dès que le nombre et la force des courants descendants froids augmentent, l'orage entre dans sa phase dissipative. Les courants descendants répandent un air froid sur le sol, et ces bourrasques de vent coupent l'alimentation de l'orage en air chaud et humide, d'où son affaiblissement. Selon le type d'orage, son cycle complet dure de 15 minutes à plusieurs heures.

c) Les types d'orages

Les orages convectifs sont dus à la seule convection d'une masse d'air chaud et ne sont pas alors associés à un front de perturbation. Un tel orage peut-être multicellulaire.
Les orages associés à front froid de perturbation forment une ligne appelée ligne de grains. Ces orages sont alimentés par le front et ont en abondance humidité, mouvements ascensionnels et instabilité. Parfois il se forme des orages auto-entretenus très violents à l'extrémité d'une ligne de grains. Appelés orages supercellulaires, ils peuvent durer plusieurs heures, car le front froid leur fournit un flux continu d'air plus froid à moyenne altitude qui augmente l'instabilité atmosphérique. Ils engendrent les vents, les averses de grêle et les tornades les plus destructeurs.
 

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