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Cumulonimbus associé à un orage supercellulaire
Cumulonimbus associé à un orage supercellulaire, en fin d'après-midi le 3 Avril 2004. L’orage supercellulaire est un type particulier d'orage qui est associé avec des phénomènes violents comme les tornades et la grosse grêle. Il se caractérise par une énergie potentielle de convection disponible élevée (plus de 1 500 J/kg), par un courant ascendant permettant une très large extension verticale (jusqu'à plus de 15 km) et par un changement des vents avec l'altitude dont la direction tourne. Le tout amène un renforcement du mouvement vertical sous le courant ascendant et l'effet de la synchronisation entre le front de rafales descendantes et le courant ascendant est perceptible. Plus l'énergie potentielle de convection disponible sera importante, plus le sommet du nuage d'orage sera élevé et plus intenses seront les phénomènes. Des valeurs extrêmes d'énergie potentielle de convection disponible de 6 000 J/kg ont été mesurées lors des tornades de l'Oklahoma du 3 mai 1999 qui ravagèrent la banlieue sud d'Oklahoma City. En règle générale, les orages supercellulaires se trouvent dans le secteur chaud d'un système dépressionnaire et se déplacent généralement en direction du nord-est, avec le front froid associé à la perturbation.
Cumulonimbus supercellulaire
Photo d'un orage supercellulaire avec le nom de ses différents attributs : sommet protubérant, enclume, cumulonimbus, nuage de flanc, nuage-mur, pluie ou grêle, tornade. Les courants ascendants à l'intérieur d'un cumulonimbus associé à un orage supercellulaire peuvent atteindre 45 m/s (soit 90 nœuds) ce qui correspond à la vitesse du vent associé à un cyclone tropical de faible intensité. De plus les turbulencess à l'intérieur du nuage peuvent être extrêmes et briser un aéronef. Il est donc extrêmement dangereux de voler à l'intérieur d'un tel monstre. Le système orageux se décompose en deux parties : à gauche se trouve la zone sans précipitation visible où la masse d'air est en ascendance généralisée et à droite la zone de précipitations où la masse d'air est entraînée dans un mouvement descendant. Entre les deux zones se trouve un nuage-mur qui est à l'origine de tornades. En outre, même les cumulus congestus associés à un orage supercellulaire peuvent être très dangereux. Des tornades peuvent être produites jusqu'à 36 km du noyau principal. Dans la zone ascendante, l'air a une flottaison négative et est aspiré par une zone de basse pression en altitude. Les turbulences sont annihilées. En particulier, dans la zone avant de la supercellule se trouve une ligne de flanc formée de cumulus congestus ou de petits cumulonimbus. Il est à noter aussi que la base des nuages de flanc est plus élevée que la base du cumulonimbus principal.
Cumulonimbus supercellulaire
Vue conceptuelle d'un cumulonimbus supercellulaire légendée en français : 1) Une enclume à la tropopause — laquelle est une barrière au développement vertical du nuage. Elle s'étend loin de la cellule originale poussée par des vents horizontaux très forts. 2) Un sommet en dôme stratosphérique, dit sommet protubérant, qui dépasse l'enclume là où le courant ascendant se trouve et indique qu'il est assez fort pour vaincre l'inversion de température à la tropopause. 3) Des mammatus sous l'enclume, des protubérances nuageuses formées par l'air froid d'altitude descendant par poussée négative d'Archimède dans le nuage. Ils sont signe d'instabilité. 4) Dans le flanc arrière droit, derrière les précipitations, une tornade sous le nuage-mur (Wall-cloud). 5) Une ligne de flanc formée de petits cumulonimbus ou cumulus congestus engendrés par l'ascension de l'air chaud aspiré par l'ascendance principale. Des trombes terrestres le long du front de rafales peuvent se former. Elles sont dues à un phénomène de convergence.
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Éclair inter-nuageux au Maroc
Éclair inter-nuageux au Maroc sur la Place Jemaa el Fna, à Marrakech. La disposition des charges électriques dans l'orage crée des différences de potentiel entre le sommet, le centre et la base de l'orage. Lorsque le potentiel est suffisamment grand, l'air entre ces différents niveaux n'est plus assez isolant et un claquage se produit. La foudre alors générée peut se produire entre les différentes parties du nuage ou entre des nuages voisins. Comme ces couches sont plus près en général les unes des autres qu'elles ne le sont du sol, ce genre d'éclairs sera le premier à se produire. À mesure que l'orage prend de l'extension verticale et que le potentiel augmente, la foudre nuage-sol prendra le dessus sans jamais être la seule. Le changement de proportion entre le type inter/intra-nuageux et nuage-sol est donc une indication du stade de développement du cumulonimbus.
Nuages convectifs
Génération des nuages convectifs selon la différence de température. De haut en bas : 1) Seulement des cumulus ; 2) Des cumulus bourgeonnants de faible extension ; 3) Des cumulus bourgeonnants intenses ou de petits cumulonimbus. On donne à la classe des nuages d'origine convective le nom générique de cumulus. Lorsque la couche d'air instable est peu étendue verticalement, on a formation de cumulus humilis, dit cumulus de beau temps, synonymes d'air ascendant. Si l'EPCD augmente, on passe ensuite au cumulus mediocris, puis au congestus, le second produisant les averses. Si l'instabilité est plus grande on obtient le cumulonimbus calvus, pour finir au roi des nuages le cumulonimbus cappilatus incus qui sont synonymes d'un orage mûr et possédant également un cycle descendant de convection. Chacun de ces nuages est appelé aussi cellule convective. Les orages peuvent être être formés de cellules convectives isolées et on parlera alors d'un orage mono ou uni-cellulaire pour ceux peu importants et d'orages supercellulaires pour les autres. Les orages composés de plusieurs cellules convectives se classent en deux catégories, soit les orages multicellulaires, pour ceux provenant d'une cellule initiale qui se clone, et les systèmes convectifs de méso-échelle (ligne de grain, Derecho, complexe convectif de méso-échelle, cyclone tropical, etc.), pour celles qui s'unissent à partir d'une genèse distincte.
Photographie, Cumulonimbus, Nuages, Météorologie, Station spatiale internationale, Bornéo, Nuages -- Photographies spatiales
Nuages d'orage au-dessus de Bornéo
Cumulonimbus et nuages d'orage près de Bornéo, Indonésie. Expédition 40, International Space Station. Image provenant du Laboratoire d'Analyse et d'Imagerie des Sciences, Centre Spatial Johnson de la NASA.
Nuages de tonnerre
Nuages (Cumulonimbus capillatus incus = enclume en latin) formant une enclume et porteurs de tonnerre.