- 1. Mécanismes de la condensation
- 2. Microphysique des précipitations
- 3. Mécanisme de Bergeron
- 4. Précipitations des nuages chauds
- 5. Mécanisme des réactions en chaîne de Langmuir
- 6. Mécanisme de formation de la grêle
- 7. Pluies sans nuage
- 8. Rosée
- 9. Givre
- 10. Moyens d'investigation et de mesure
- 11. Bibliographie
PRÉCIPITATIONS, météorologie
Microphysique des précipitations
Vitesses de chute des gouttes de pluie
Encyclopædia Universalis France
Deux mécanismes permettent le changement d'échelle indispensable pour que puissent se former, dans la masse nuageuse où les vitesses de chute des microgouttelettes sont négligeables, des éléments de dimension suffisante susceptibles de précipiter. Les vitesses limites de chute des microgouttelettes et des gouttes de pluie se répartissent en effet selon le diamètre de celles-ci, comme l'indique le tableau.
Au-delà de 4 millimètres de diamètre, les vitesses de chute des gouttes de pluie ne croissent pratiquement plus : la vitesse limite est de 900 centimètres par seconde pour des gouttes de 5 millimètres de diamètre, de 920 centimètres par seconde pour 5,8 millimètres. Une grosse goutte de pluie ne garde pas la forme sphérique ; elle se déforme, vibre en cours de chute et présente une face aplatie à l'amont, sa traînée augmentant considérablement. Elle devient rapidement instable et se brise en plusieurs fragments.
Pour atteindre des dimensions correspondant à des vitesses de chute significatives, les diamètres des microgouttelettes doivent croître dans un rapport d'au moins 10 et plus généralement 100, ce qui correspond en volume, donc en poids, à un changement d'échelle de 1 000 à 1 000 000. Si l'on espérait de la seule condensation un accroissement en poids de cette nature, il faudrait, dans les conditions normales de formation de la phase liquide sur des noyaux de condensation, attendre plusieurs heures, voire une journée pour obtenir les diamètres correspondant à une pluie d'averse. Compte tenu de la durée de vie des cellules convectives et des vitesses des courants ascendants, surtout dans les nuages des systèmes frontaux, il apparaît immédiatement que d'autres mécanismes sont responsables du déclenchement des précipitations.
On ne peut retenir comme mécanisme d'accroissement les captures au sein du nuage entre les éléments de ce dernier. Le calcul des probabilités montre qu'il y a impossibilité de réaliser 1 000 et a fortiori 1 000 000 de captures successives en un temps comparable à celui de l'induction d'une précipitation naturelle. De plus, les expériences de laboratoire ont montré qu'entre microgouttelettes de même échelle, même si ces dernières entrent en collision, les faibles vitesses relatives au moment de l'impact n'assurent pas la coalescence, tout se passant comme si les chocs étaient élastiques et les microgouttelettes protégées par leur tension superficielle et une couche limite gazeuse. De même, ni l'hypothèse des charges électriques de signes contraires ni l'attraction hydrodynamique de deux gouttes voisines en cours de chute ne peuvent expliquer le démarrage du phénomène de changement d'échelle.
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Écrit par
- Léopold FACY : ingénieur général de la Météorologie nationale
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Précipitations : pluie, neige et grêle
Encyclopædia Universalis France
Pluie
Gideon Mendel/ Corbis/ Getty Images
Vitesses de chute des gouttes de pluie
Encyclopædia Universalis France
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