Cumulonimbus : le nuage d’orage

Un cumulonimbus peut s’étendre de 1 km au-dessus du sol jusqu’à la tropopause, à plus de 10 km d’altitude, en une seule tour.

Du cumulus à l’orage

Tout cumulonimbus commence par un cumulus ordinaire. Si l’air est instable, c’est-à-dire si une parcelle d’air ascendante reste plus chaude que son environnement, elle continue de monter. La condensation libère de la chaleur, ce qui entretient l’ascendance, et la tour grandit toujours plus haut. L’OMM décrit le résultat comme un nuage dense et puissant, d’une extension verticale considérable, en forme de montagne ou d’énormes tours. Sa base est basse, souvent très sombre, et son sommet atteint l’étage supérieur.

Pourquoi le sommet s’aplatit

À une certaine hauteur, l’air ascendant rencontre un couvercle. Dans la troposphère, la température diminue avec l’altitude, mais au-dessus de la tropopause, dans la stratosphère, elle recommence à augmenter. La NOAA explique que cet air plus chaud en altitude bloque la convection, et que les sommets en enclume des cumulonimbus permettent de repérer facilement la base de la stratosphère. L’air ascendant s’étale latéralement sous ce couvercle et le vent l’étire en une enclume, qui peut s’allonger loin dans le sens du vent.

La hauteur de ce couvercle dépend de la latitude. Selon la NOAA, la troposphère atteint 18 à 20 km au-dessus de l’équateur, environ 9 km à 50° de latitude nord et sud, et un peu moins de 6 km au-dessus des pôles. La température passe d’environ 17 °C en moyenne à la surface à environ −51 °C à la tropopause. Un orage tropical peut donc monter bien plus haut qu’un orage proche des pôles, et la glace de la partie supérieure du nuage est extrêmement froide.

Tonnerre, éclairs et grêle

Dans la tour, de forts courants ascendants transportent les gouttelettes bien au-dessus de l’isotherme 0 °C, où certaines gèlent. Les collisions entre de petits grains de neige roulée (graupel) et des cristaux de glace séparent les charges électriques (NOAA NSSL). Quand la charge devient suffisante, un éclair jaillit à l’intérieur du nuage ou vers le sol. Le tonnerre est le bruit de l’air brusquement chauffé le long du canal de l’éclair. La grêle commence quand les courants ascendants emportent des gouttes de pluie dans des zones extrêmement froides du nuage, où elles gèlent (NOAA NSSL) ; la glace grossit en captant des gouttelettes en surfusion, jusqu’à devenir trop lourde pour être maintenue par le courant ascendant. Les cumulonimbus donnent aussi de fortes averses, des rafales et parfois des tornades.

La foudre peut frapper au-delà de la zone de pluie. La NOAA prévient qu’elle peut tomber à plus de 10 miles (environ 16 km) de l’endroit où il pleut : si tu entends le tonnerre, tu es donc déjà à portée de la foudre. Elle conseille de rentrer dès le premier coup de tonnerre et de rester à l’abri jusqu’à 30 minutes après le dernier. Pour les personnes qui n’entendent pas le tonnerre, la NOAA a ajouté une règle complémentaire en 2016 : si tu vois un éclair, rentre vite à l’abri. Les prévisionnistes suivent ces orages au radar, et les radars à double polarisation de la NOAA permettent de distinguer la pluie, la grêle et la neige à l’intérieur du nuage.