Cumulus

Le cumulus est le siège d'un mouvement de convection, similaire à celui qui a lieu dans une casserole d'eau bouillante, constitué d'une colonne d'air ascendant (au cœur du nuage) et de mouvements d'air descendant (à sa périphérie). Celle-ci se produit quand l'air est plus chaud et humide à bas niveau qu'en altitude, et que la variation avec l'altitude est plus grande que le gradient thermique adiabatique instable. L'air de bas niveau est alors moins dense que celui en altitude et un mouvement vertical se produit par la poussée d'Archimède. Ce dernier sera compensé par un mouvement inverse à l'extérieur du nuage.

En s'élevant, l'air subit une détente adiabatique, ce qui diminue sa température et augmente donc l’humidité relative. Lorsque l'air devient saturé, la vapeur d'eau se condense. Au fur et à mesure que le nuage se charge en eau, le cumulus s'étire en hauteur et forme une tour appelée congestus.

Des cumulus peuvent se former dans de nombreux types de situation, mais le cas le plus favorable à leur observation est la situation de traîne après le passage d'une perturbation atmosphérique. Alors que le front froid s'éloigne, le Soleil redevient visible et réchauffe le sol. Par conséquent les basses couches de l'atmosphère se réchauffent par conduction thermique, rendant l'atmosphère instable. Des cumulus isolés bourgeonnent alors ici et là. Dans ces conditions, on dit qu'on a affaire à un « ciel de traîne ».

Un cumulus peut être classé parmi une de ces quatre espèces.

Cumulus fractus

Cumulus fractus

Au premier stade de l'apparition de la convection atmosphérique, les cumulus se présentent sous la forme d'éléments de très petite taille et ayant un aspect déchiqueté. Ceci indique que la vapeur d'eau vient de se condenser. Ces nuages peuvent facilement être confondus avec des stratus fractus. Un cumulus fractus peut aussi être le résultat d'un cumulus humilis qui s'est désagrégé à la suite du tarissement de l'ascendance qui avait formé le nuage.

On peut retrouver des cumulus fractus en aval ou en amont d'un cumulonimbus lorsque l'air est chaud et humide[3]. Leurs mouvements donnent une indication de la direction des vents autour de l'orage.

Ils peuvent également se former sous un autre nuage important, comme un cumulonimbus ou un nimbostratus, quand l'évaporation de leurs précipitations humidifie l'air sous le nuage et que celle-ci est instable. On parle alors de pannus.

Cumulus humilis

Cumulus humilis

Souvent à peine plus épais que le cumulus fractus, le cumulus humilis, a déjà l'aspect floconneux caractéristique des cumulus. Lorsque des cumulus humilis épars parsèment le ciel, on parle de cumulus de beau temps. Ce sont les nuages préférés des pilotes de planeur car en général, il y a une inversion de température au sommet du nuage. Ceci empêche le développement de cumulus congestus ou de cumulonimbus.

Cumulus mediocris

Cumulus mediocris

L'extension verticale des nuages devient importante et les nombreux cumulus masquent fréquemment le soleil. Ces nuages sont légèrement plus grands dans leur développement vertical que les cumulus humilis. Ils ne montrent pas toujours la forme de chou-fleur caractéristique des cumulus. Ce type de nuage ne provoque pas de précipitations, mais peut se transformer en cumulus congestus et ensuite en cumulonimbus.

Cumulus congestus

Cumulus congestus

Il s'agit de la dernière étape avant l'apparition de cumulonimbus. Le cumulus congestus s'étend sur une hauteur de plusieurs milliers de mètres. Typiquement, l'appellation « congestus » désigne une hauteur du nuage plus importante que sa largeur. Son flanc présente toujours des protubérances d'un blanc éclatant, mais sa base devient sombre. Vu de dessous, le cumulus congestus est menaçant. En fonction de la situation météorologique, un cumulus congestus peut donner ou ne pas donner de précipitations (voir l'article détaillé cumulus congestus).

Cumulonimbus calvus.

Le cumulonimbus est l'étape ultime de développement des nuages cumuliformes. Dans l'ordre chronologique, on observe tout d'abord un cumulonimbus calvus qui ressemble à un gros cumulus congestus mais qui a son sommet lisse et constitué de cristaux de glace; ensuite une enclume se forme au sommet du nuage, qui devient fibreux. On parle alors de cumulonimbus capillatus. Dans le cas d'un orage supercellulaire, il peut se former un sommet protubérant (cumulonimbus tholus, terme non officiel) appelé en anglais overshooting dome. Ce dernier est un marqueur d'orage violent. En règle générale, les cumulonimbus donnent des précipitations sous formes d'averses. Il peut y avoir des exceptions dans les régions sèches. Les cumulonimbus sont les seuls nuages qui peuvent être associés à des phénomènes électriques.

Un champ de cumulus est dit de variété « radiatus » lorsqu'il forme des lignes (rayons) qui, par suite de l'effet de la perspective, semblent converger vers un point de l'horizon. Cet arrangement dépend de la direction du vent[4]^,[5].

Les cumulus, surtout les cumulus congestus, peuvent être associés avec des nuages ou phénomènes accessoires comme[6] :

• le pileus et le velum qui se forment au-dessus ou en périphérie à cause des mouvements verticaux importants qui débordent du nuage cumuliforme ;
• les précipitations et la virga ;
• l'arcus, le pannus et l'entonnoir nuageux associés au courant descendant du nuage.

• Détermination de la base des cumulus

• Portail de la météorologie