En août, nous avons publié une photographie de nuages étranges et rares connus sous le nom de nuages Morning Glory sans fournir d’explication sur leur formation. En réponse à l’intérêt des lecteurs, nous avons fait un suivi avec le météorologue Roger Smith de l’Université de Munich, qui a étudié leur formation.
« Au fil des ans, nous avons développé une bonne compréhension de ces nuages », a déclaré Smith. « Ce n’est plus un mystère, mais cela reste très spectaculaire. »
Le phénomène Morning Glory résulte de la configuration particulière de la terre et de la mer sur la péninsule du Cap York, dans une région reculée de l’Australie. La péninsule se rétrécit d’environ 350 miles de large à 60 miles en s’étendant vers le nord entre le golfe de Carpentarie à l’ouest et la mer de Corail à l’est. Les alizés d’est poussent la brise de mer à travers la péninsule pendant la journée, qui rencontre la brise de mer de la côte ouest en fin de soirée. Cette collision produit une perturbation ondulatoire qui se déplace vers l’intérieur des terres, au sud-ouest, et qui constitue un élément clé de la formation des nuages.
L’air marin humide étant soulevé jusqu’à la crête des vagues, il se refroidit et la condensation forme un nuage. Parfois, il n’y a qu’une seule vague, mais Smith en a vu jusqu’à 10 ensemble dans une série.
« Si vous regardez les nuages, on dirait qu’ils roulent en arrière », a déclaré Smith. « Mais en fait, les nuages sont continuellement formés sur le bord d’attaque et continuellement érodés sur le bord de fuite. Cela donne une apparence de roulement. »
Ces nuages se produisent ailleurs, notamment à Munich, où ils se forment environ une fois par décennie. Cape York est unique car ils se produisent régulièrement à l’automne au-dessus de la petite ville de Burketown. Et ils peuvent être particulièrement impressionnants là aussi, atteignant jusqu’à 600 miles de long. Des pilotes se rendent dans la région chaque année, dans l’espoir de voir ces nuages intrigants.
Peu de scientifiques les étudient, ou vraiment tous les nuages bizarres, car leur rareté même les rend relativement peu importants pour étudier les précipitations ou le climat. Ainsi, souvent, leur formation est mal comprise.
« Il est difficile d’obtenir des financements pour étudier quelque chose qui a l’air soigné », a déclaré le physicien des nuages Patrick Chuang de l’Université de Californie à Santa Cruz.
Dans les pages suivantes, nous avons rassemblé des photos de certains des types de nuages les plus étranges et les plus beaux et demandé aux scientifiques de nous aider à comprendre comment ils se forment.
Images : Ci-dessus : Ulliver/Wikimedia Commons. En bas : Mick Petroff/APOD
.
Connus sous le nom de nuages de mammifères, ces étranges formations en forme de poche se produisent souvent en association avec un orage. Elles ont été observées dans beaucoup d’endroits, y compris dans le Midwest des États-Unis.
« Ce sont des nuages à l’aspect sérieusement bizarre », a déclaré le physicien des nuages Patrick Chuang.
Mais les scientifiques ont quelques théories sur les nuages mammutus. Un autre physicien des nuages, Daniel Breed, du Centre national de recherche atmosphérique, affirme que la flottabilité et la convection de l’air en sont la clé.
« Ils sont en quelque sorte une convection à l’envers », a déclaré Breed.
La convection est comme une bulle flottante, a-t-il ajouté. Dans les nuages de mammouths, l’évaporation provoque des poches de flottabilité négative car elle refroidit l’air à l’intérieur du nuage. Cela fait gonfler les nuages vers le bas au lieu de les élever comme les cumulus, et ils finissent par ressembler à des bulles renversées.
La raison pour laquelle ils sont lisses est la structure thermique juste en dessous. La vitesse à laquelle la température diminue avec l’augmentation de la hauteur, connue sous le nom de « taux de lapse », doit être proche de la neutralité, a-t-il dit. En d’autres termes, si vous placez une petite bulle d’air chaud à un endroit donné, elle ne montera ou ne descendra pas beaucoup – aucune chaleur n’entre ou ne sort. Ce phénomène est typique de la structure thermique des orages. Sans ces circonstances, vous obtiendriez plus communément des nuages à l’aspect déchiqueté ou des traînées nuageuses qui sortent.
« Partout où vous avez des orages, cela peut certainement se produire », a déclaré Breed. « Vous n’avez pas besoin d’avoir des orages, mais vous devez avoir des conditions atmosphériques avec une certaine flottabilité. »
Images : Ci-dessus : Flickr/3d_king. En bas : 1) Flickr/turbojoe. 2) Flickr/coreburn. 3) Flickr/nebraskasc.
Souvent assimilés à des ovnis, les nuages lenticulaires sont généralement créés par des ondes de gravité. Chuang évoque des amortisseurs lâches pour décrire ce que sont les ondes de gravité.
« Vous prenez la Cadillac de votre grand-mère et vous la faites passer sur un dos d’âne, et après cela, elle monte et descend pendant un certain temps », a-t-il déclaré. « La raison pour laquelle vous descendez est due à la gravité, puis il y a des ressorts dans la suspension qui vous poussent à remonter. »
Dans le cas des nuages lenticulaires, le dos d’âne est généralement une sorte de topographie, comme une montagne, qui se met en travers du flux d’air. Lorsque l’air descend le long du flanc de la montagne, il a tendance à dépasser, puis à remonter. Il oscille ainsi pendant un certain temps, et sur la partie ascendante des vagues, des nuages se forment au fur et à mesure que l’air ascendant se refroidit.
« Les nuages marquent la partie la plus élevée de l’oscillation », a déclaré Chuang.
Les nuages lenticulaires peuvent également être causés par d’autres ralentisseurs, comme les grands nuages d’orage, mais parce qu’ils se forment souvent sur les côtés sous le vent des montagnes, ils sont également connus sous le nom de nuages lee, nuages d’onde ou nuages d’onde lee.
Une chaîne de montagnes peut former une série de longs nuages d’onde, mais si le dos d’âne est plus isolé, comme une seule montagne, le résultat peut être des nuages de forme ovale qui ressemblent à des ovnis. Parfois, de multiples ovales se forment qui ressemblent à une pile de soucoupes.
« J’aime les nuages d’ondes parce que je les vois si souvent ici », a déclaré Breed de Boulder, Colorado, où se trouve le NCAR. « J’ai beaucoup de favoris, mais celui-ci est celui que j’ai sur mon écran de veille ». (Ci-dessous).
Images : Ci-dessus : Flickr/cardiffjackie. Ci-dessous : 1) Daniel Breed. 2) Betsy Mason, Wired.com. 3) NCAR/UCAR.
iv
Ces nuages fous qui ressemblent à une rangée de vagues qui s’écrasent sont connus sous le nom d’ondes de Kelvin.Helmholz. Elles se forment lorsque deux couches d’air ou de liquide de densité différente se déplacent l’une devant l’autre à des vitesses différentes, créant un cisaillement à la frontière.
« Cela pourrait être comme l’huile et le vinaigre », a déclaré Chuang. « Dans l’océan, le haut est chaud et le bas est vraiment froid. C’est comme une fine couche d’huile sur une grande flaque d’eau. »
Lorsque ces deux couches passent l’une devant l’autre, il se forme une instabilité de Kelvin-Helmholz qui est en quelque sorte une vague. Des parties de la frontière se déplacent vers le haut et d’autres vers le bas. Comme une couche se déplace plus rapidement que l’autre, le cisaillement fait que le sommet des vagues se déplace horizontalement, formant ce qui ressemble à une vague océanique s’écrasant sur la plage.
« C’est vraiment comme des vagues qui se brisent », a déclaré Chuang. « Une vague se brise lorsque l’eau du dessus se déplace tellement plus vite que l’eau du dessous qu’elle s’empile en quelque sorte sur elle-même. »
Images : Ci-dessus : UCAR/NCAR. Ci-dessous : 1) Mila Zincova/Wikimedia commons. 2) UCAR/NCAR
Cette photo spectaculaire de l’éruption du volcan Sarychev dans les îles Kouriles, au nord-est du Japon, le 12 juin, montre un exemple intéressant de nuage de pileus. Le panache de cendres semble avoir un capuchon blanc lisse lorsqu’il perce la couverture nuageuse au-dessus.
Ce type de nuage est causé par un mouvement ascendant fort et relativement rapide. Les situations où cela se produit comprennent les têtes d’orage qui se développent rapidement, les éruptions volcaniques et même les explosions nucléaires. Dans chaque cas, quelque chose pousse l’air chaud et humide vers le haut rapidement.
« On peut les voir très couramment au-dessus des orages, et c’est parce que l’air se déplace si rapidement là-haut que le flux d’air est perturbé au-dessus », a déclaré Breed. « Et dès que cela se refroidit suffisamment pour qu’un nuage se forme, vous obtenez ces calottes nuageuses. »
Chuang dit que les nuages de pileus ressemblent aux calottes lisses que l’on voit parfois au sommet des cumulus, qui sont en fait des calottes de glace.
« Si vous avez une convection très forte, poussant rapidement et très haut, cela forme davantage un nuage de glace parce que c’est assez haut pour que les cristaux gèlent », a déclaré Chuang. « Il n’y a rien de plus mystérieux que des choses qui gèlent ».
Image : NASA
Nous avons pris conscience de l’existence des nuages noctilucides ici, à Wired Science, en juillet, lorsque ces étranges nuages lumineux ont commencé à apparaître au-dessus des États-Unis et de l’Europe, bien plus au sud qu’on ne le fait habituellement.
Ces nuages « brillants la nuit » sont formés par la glace à la limite de l’atmosphère terrestre et de l’espace, à 80 km d’altitude. Ils brillent car ils sont si hauts qu’ils restent éclairés par le soleil même après qu’il soit passé sous l’horizon. On ne sait pas exactement pourquoi ces nuages ont migré vers le bas depuis les pôles, ni pourquoi ils sont plus nombreux à apparaître dans les régions polaires également, et à briller davantage.
Personne ne le sait avec certitude, mais la plupart des réponses semblent pointer vers un changement atmosphérique mondial causé par l’homme.
Les nuages se forment à des températures avoisinant les moins 230 degrés Fahrenheit, lorsque la poussière soufflée par le bas ou tombant dans l’atmosphère depuis l’espace offre des surfaces sur lesquelles la vapeur d’eau se condense et gèle. En ce moment, pendant l’été de l’hémisphère nord, l’atmosphère se réchauffe et se dilate. Au bord extérieur de l’atmosphère, cela signifie en fait qu’elle se refroidit car elle est repoussée plus loin dans l’espace.
« La théorie dominante et l’explication la plus plausible est que l’accumulation de CO2, à 80 km au-dessus de la surface, serait à l’origine de la baisse de température », a déclaré James Russell, un spécialiste de l’atmosphère à l’université de Hampton et le chercheur principal d’une mission satellitaire de la NASA en cours pour étudier les nuages. Il a toutefois averti que les observations de température restent peu concluantes.
Mais la vérité pourrait être bien plus complexe, et il existe de nombreuses autres théories sur ces nuages.
Images : Ci-dessus : Mike Hollingshead, Instabilité extrême. Ci-dessous : NCAR/UCAR
Les nuages de Morning Glory sont un type spécifique et plus inhabituel de nuages roulés, qui sont plus courants, et généralement pas aussi longs.
Les nuages roulés se produisent généralement dans la basse atmosphère à l’avant d’un front orageux. Les courants ascendants chauds du front de tempête poussent l’air froid vers le haut, qui s’écoule ensuite vers le bas le long des côtés du courant ascendant. Le courant descendant froid rebondit alors un peu vers le haut, mettant en place une structure en forme de vague à l’avant de la tempête.
Sur la remontée, l’air froid forme un nuage. L’évaporation du nuage provoque un courant descendant sur les bords qui érode le nuage, formant un rouleau. Si la vague se poursuit, une série de nuages en rouleau, appelée rue, peut se former.
Image : Ci-dessus : Flickr/jonnyr1. En bas : Flickr/tlindenbaum.
Voir aussi :
- Des nuages tubulaires mystérieux défient toute explication
- Des nuages mystérieux et lumineux apparaissent dans le ciel nocturne de l’Amérique
- Des volcans en éruption sur Terre vus de l’espace
.