Pluie, neige et isotherme 0 °C

Des millions de gouttelettes de nuage doivent s’unir pour former une seule goutte de pluie.

Pourquoi la plupart des nuages ne donnent pas de pluie

Regarde les nuages de beau temps : tu observes des tonnes d’eau qui ne t’atteindront jamais. Les gouttelettes sont minuscules, généralement d’environ 0.02 mm de diamètre, et tombent si lentement que les faibles courants ascendants du nuage suffisent à les maintenir en l’air. Selon l’USGS, une goutte doit grossir jusqu’à tomber plus vite que le courant ascendant avant de pouvoir quitter le nuage sous forme de précipitation.

Grossir n’est pas facile. Une goutte de pluie contient autant d’eau que des millions de gouttelettes de nuage. Dans les nuages chauds, elles grossissent par collision et coalescence : les plus grosses tombent un peu plus vite, heurtent les petites et fusionnent avec elles. Dans les nuages où la température descend sous le point de congélation, une voie plus rapide existe : le processus de Bergeron. Des cristaux de glace côtoient des gouttelettes surfondues et grossissent à leurs dépens. Les cristaux tombent en neige et fondent souvent en pluie pendant leur chute. Une grande partie des pluies des latitudes moyennes commence sous forme de neige.

Les gouttes de pluie n’ont pas la forme de larmes

On les dessine en forme de larmes, mais l’USGS décrit autre chose. Les gouttes d’un rayon inférieur à environ 1 mm sont rondes. Quand elles grossissent, la poussée de l’air par-dessous aplatit leur base ; à 2 ou 3 mm de diamètre, elles ressemblent à un pain à hamburger. Vers 4 à 5 mm, le creux inférieur s’ouvre en parachute et la goutte se fragmente en petites gouttes. C’est pourquoi elles n’atteignent jamais la taille de billes.

Pluie ou neige ? Suis l’isotherme 0 °C

L’air refroidit généralement avec l’altitude. L’atmosphère standard utilisée par la NASA perd environ 6.49 °C par kilomètre. S’il fait 15 °C au niveau de la mer, l’isotherme 0 °C se situe donc vers 15 ÷ 6.49 ≈ 2.3 km ; à 5 °C, il descend à environ 0.8 km. La neige venant de plus haut fond en traversant ce niveau. Quand l’isotherme 0 °C atteint le sol, elle y arrive sans fondre. Observe la montagne dans le modèle : sa coiffe blanche grandit et rétrécit avec la température, car seuls les terrains au-dessus de l’isotherme 0 °C restent enneigés.

L’air réel ne suit pas toujours le modèle standard. Parfois, une couche chaude surmonte de l’air froid près du sol. La neige fondue dans une couche chaude peut regeler en granules de glace avant d’atteindre le sol. Si les gouttes restent liquides sous le point de congélation, elles gèlent au contact de surfaces froides, produisant de la pluie verglaçante. Les prévisionnistes surveillent ces couches de près : un ou deux degrés peuvent faire la différence entre une route mouillée et une patinoire.

Selon la NOAA, le globe reçoit en moyenne environ 980 mm de précipitations par an, océans et terres réunis. Leur répartition est très inégale. L’USGS indique qu’en 2017, la Colombie a reçu environ 3240 mm contre environ 18 mm en Égypte. Une conversion utile : 1 mm de pluie sur 1 mètre carré représente exactement 1 litre d’eau.