« Quand le Fuji met son chapeau, il pleut » : pourquoi ça marche ?
― Un vent humide traverse le nuage qui semble immobile
Parfois, un nuage en forme de chapeau se pose tout seul au sommet d'une montagne. Autour du Fuji, on dit depuis toujours : « nuage-chapeau, pluie proche ». Ce nuage paraît figé, mais un vent puissant le traverse. Et c'est l'humidité de ce vent qui annonce la dégradation du temps.
Par un matin dégagé, vous voyez le Fuji depuis la fenêtre du Shinkansen. Seul le sommet est coiffé d'un nuage blanc et lisse, comme un chapeau.
Le reste du ciel est limpide, mais ce nuage ne bouge pas d'un pouce, même après des dizaines de minutes.
Pourtant, les pêcheurs et les agriculteurs du coin, en le voyant, se disent : « Il pleuvra demain », et ils commencent à ranger leurs outils.
Le nuage-chapeau annonce la pluie pour deux raisons seulement
Le vent qui heurte la montagne est soulevé pour la franchir. En montant, il se refroidit et forme des gouttelettes ; en redescendant, il se réchauffe et elles disparaissent. Le nuage semble donc collé à un « lieu » : le dessus de la montagne.
Si un petit soulèvement suffit à former un nuage, c'est que l'air contient beaucoup de vapeur d'eau. Or un tel vent humide souffle souvent avant l'arrivée d'une dépression, porteuse de pluie.
Autrement dit, le nuage-chapeau est un panneau : la montagne rend visible l'humidité du vent qui circule là-haut. Voyons cela pas à pas.
Le vent traverse un nuage qui semble immobile
Quand l'air est soulevé, la pression autour de lui baisse et il se dilate. En se dilatant, il puise dans sa propre chaleur, donc il se refroidit. L'air froid ne peut plus retenir toute sa vapeur d'eau : de fines gouttelettes apparaissent. C'est un nuage.
Regardez la figure 1. Le vent venu de la gauche est soulevé au-dessus du Fuji pour passer la montagne. Le soulèvement est maximal juste au-dessus du sommet. Seul l'air qui dépasse la ligne pointillée se transforme en nuage.
Une fois le sommet franchi, l'air descend, se comprime et se réchauffe. Les gouttelettes s'évaporent et le nuage disparaît d'un coup. Un nuage naît sans cesse sur son bord gauche et s'efface sans cesse sur son bord droit. Même si le vent souffle très fort, la « forme » du nuage reste au-dessus de la montagne.
La forme lisse du nuage-chapeau est aussi un indice. Les nuages bourgeonnants se forment quand l'air monte de lui-même. Le nuage-chapeau, lui, naît d'un air calme, qui se mélange peu verticalement et que la montagne soulève doucement.
Le chapeau annonce l'arrivée d'un vent humide
Déplacez le curseur de la figure 1 : la hauteur de la ligne pointillée dépend beaucoup de l'humidité de l'air. Un air humide forme un nuage après quelques centaines de mètres de soulèvement. Un air sec ne donne rien, même soulevé de plus de 1000 m. Quand un nuage-chapeau apparaît, cela signifie donc que le vent qui souffle à la hauteur du sommet du Fuji est humide, presque au point de former un nuage.
Quand un vent fort et humide arrive-t-il en altitude au Japon ? Typiquement, avant l'approche d'une dépression ou d'un front venu de l'ouest. À l'avant d'une dépression, un vent chaud et humide, orienté au sud, pénètre en altitude. Au sol, il fait encore beau, mais là-haut, la pluie se prépare déjà.
Bien avant les prévisions météo, pêcheurs et agriculteurs lisaient ces changements d'altitude grâce au Fuji, un immense instrument de mesure. Bien sûr, le signe peut se tromper : si la dépression passe plus au sud, il ne pleut pas malgré le vent humide. Mais c'est un indice fiable de l'humidité en altitude, invisible depuis le sol.
Après la montagne, le vent ne retrouve pas toujours un cours plat : il peut onduler de haut en bas en s'éloignant. Quand un nuage se forme à la crête de chaque ondulation, des nuages en forme de lentille flottent dans le ciel, loin de la montagne. On les appelle « nuages lenticulaires ». Ils paraissent immobiles, mais un vent fort les traverse. Ils signalent un vent fort et un air très ondulé au-dessus des montagnes ; on dit que les alpinistes et les pilotes de petits avions s'en méfient.
Résumé
Le nuage-chapeau est la partie de l'air qui, soulevée au-dessus du sommet par le vent, se refroidit et forme des gouttelettes. Sa forme paraît figée, mais l'air s'y renouvelle sans cesse. Un vent assez humide pour former un nuage après un petit soulèvement annonce souvent l'approche d'une dépression.
Le nuage-chapeau est le repère que la montagne pose sur le vent humide d'altitude.
Dans ce nuage qui semble immobile, la pluie de demain est en train de passer.
Pour savoir ce que devient le vent de l'autre côté de la montagne, lisez « Pourquoi le vent qui a franchi une montagne devient-il soudain chaud ? » ; pour comprendre pourquoi le temps en montagne change vite, lisez « Pourquoi le temps en montagne change-t-il si brusquement ? ».
- Repérez un nuage accroché à un sommet ou à une haute montagne voisine, et photographiez avec votre smartphone la position du bord du nuage par rapport à la ligne de crête.
- Prenez 3 ou 4 photos du même endroit, à 5 minutes d'intervalle, puis comparez. Les nuages ordinaires défilent, mais un nuage-chapeau ou lenticulaire reste presque au même endroit.
- Notez le temps du jour et du lendemain. Après quelques essais, vous saurez dans quelle mesure « nuage-chapeau, puis pluie » se vérifie dans votre région.
En regardant bien le bord du nuage, on voit parfois que sa forme reste la même alors que de petits motifs glissent peu à peu vers l'aval. C'est la preuve que l'air traverse le nuage.
Pour aller plus loin ― termes, formules, lien avec les manuelsLe niveau de chaque notion est indiqué, du collège à l'université
- CollègeNiveau des sciences au collège (Japon)
- LycéeNiveau de « sciences de la Terre » au lycée
- Lycée+Approfondissement du lycée, ou encadré de manuel
- Univ.Cours universitaire non vu au lycée (météorologie, dynamique de l'atmosphère)
- RechercheSujets encore étudiés, qui ne sont pas enseignés comme acquis, même à l'université
CollègeVocabulaire : ce phénomène a un nom
- Nuage-chapeau (kasagumo) : nuage qui coiffe le sommet d'une montagne. Dans la classification des nuages, il fait partie des nuages en forme de lentille.
- Nuage suspendu (tsurushigumo) : nuage lenticulaire flottant dans le ciel, sous le vent d'une montagne. Il naît des ondulations du vent après la montagne.
- Point de rosée : température à laquelle la vapeur d'eau commence à se changer en gouttelettes quand on refroidit l'air. Plus l'écart entre température et point de rosée est petit, plus l'air est humide.
CollègeLycéeVérifier par le calcul : de combien faut-il soulever l'air pour former un nuage ?
Le nuage-chapeau se forme ou non selon une comparaison : de combien la montagne soulève l'air, et de combien il faut le soulever pour qu'un nuage apparaisse. On calcule ce second terme par une formule.
| En symboles | h ＝ 125 × ( T − Td ) 〔h en m〕 |
| En mots | Hauteur de soulèvement nécessaire pour former un nuage ＝ 125 m × (écart entre température et point de rosée) |
| D'où vient-elle ? | L'air soulevé se dilate en puisant dans sa chaleur et se refroidit (détente adiabatique). La température baisse d'environ 1 ℃ par 100 m, mais le point de rosée de seulement 0,2 ℃ environ. L'écart se réduit, et le nuage se forme à la hauteur où il devient nul. |
| Symbole | Signification et unité |
| h | Hauteur de soulèvement nécessaire pour former un nuage (m) |
| T | Température de l'air avant soulèvement (℃) |
| Td | Point de rosée de l'air avant soulèvement (℃) |
| Baisse de température d'un air sec qui monte | environ 1,0 ℃ par 100 m |
| Baisse du point de rosée pendant la montée | environ 0,2 ℃ par 100 m |
| Écart température – point de rosée en altitude, un jour humide (exemple) | 3 ℃ |
| Écart température – point de rosée en altitude, un jour sec (exemple) | 10 ℃ |
| Réduction de l'écart température – point de rosée par 100 m | 1,0 − 0,2 ＝ 0,8 (℃) |
| Hauteur nécessaire pour réduire l'écart de 1 ℃ | 100 ÷ 0,8 ＝ 125 (m) |
| Soulèvement nécessaire pour former un nuage un jour humide | 125 × 3 ＝ 375 (m) |
| Soulèvement nécessaire pour former un nuage un jour sec | 125 × 10 ＝ 1250 (m) |
| Combien de fois plus faut-il soulever l'air un jour sec que par temps humide ? | 1250 ÷ 375 ≒ 3,3 (fois) |
Si la montagne soulève l'air de quelques centaines de mètres, un jour humide le seuil est atteint, un jour sec il ne l'est pas. Un air qui forme un nuage après un soulèvement équivalent à la tour de Tokyo (333 m) est donc très humide. Cette différence sépare les jours « avec » et « sans » nuage-chapeau.
LycéeLycée+Pourquoi le nuage-chapeau est-il lisse et toujours au même endroit ?
LycéeLe « environ 1 ℃ par 100 m » utilisé plus haut s'appelle le gradient adiabatique sec. Une fois le nuage formé, la vapeur d'eau qui se condense libère de la chaleur, et le refroidissement ralentit à environ 0,5 ℃ par 100 m (gradient adiabatique humide). La hauteur calculée ci-dessus est une version simplifiée de la notion de niveau de condensation par soulèvement.
Lycée+Le nuage-chapeau se forme surtout quand l'atmosphère est « stable ». Dans une atmosphère stable, l'air soulevé devient plus froid et plus lourd que son entourage, et tend à retrouver sa hauteur initiale. Il ne s'élève donc pas de lui-même comme un cumulonimbus, mais monte et descend en douceur en suivant le relief. C'est pourquoi le dessus et le dessous du nuage sont lisses.
Univ.Ondes orographiques : pourquoi des nuages alignés sous le vent
Dans une atmosphère stable, l'air déplacé verticalement tend à revenir à sa place sous l'effet de la flottabilité, et oscille. La rapidité de cette oscillation s'exprime par la fréquence de Brunt-Väisälä (fréquence de flottabilité), dont la valeur typique est d'environ 0,01 par seconde. Quand l'air, porté par un vent de vitesse U, effectue cette oscillation, il forme une onde immobile par rapport au sol. C'est l'onde orographique (onde de sillage), dont la longueur d'onde vaut environ 2π × U ÷ N.
| Vitesse du vent divisée par la fréquence de flottabilité | 15 ÷ 0,01 ＝ 1500 (m) |
| Multiplication par 2π (environ 6,28) pour obtenir la longueur d'onde | 1500 × 6,28 ＝ 9420 (m) |
Ce calcul indique des crêtes d'onde tous les 10 km environ sous le vent, où des nuages lenticulaires peuvent s'aligner.
📖 Démonstration de la formule et pour aller plus loin : Onde orographique (Wikipédia en japonais) ／ Niveau de condensation par soulèvement (Wikipédia en japonais)
RechercheCe que l'on ne sait pas encore bien
- Le dicton est-il souvent juste ? La proportion de pluie après un nuage-chapeau varie, dit-on, selon la saison, la forme du nuage et la direction du vent. Les vérifications croisant de longues séries d'observations et des cartes météo restent limitées.
- Quand les ondes orographiques deviennent-elles turbulentes ? Ces ondes se brisent parfois et provoquent de fortes turbulences ou des rafales au pied de la montagne. Les conditions de cette rupture restent étudiées, notamment pour la sécurité aérienne.
- La vie des minuscules gouttelettes dans le nuage. Dans un nuage-chapeau, les gouttelettes naissent et disparaissent en quelques minutes. La formation éventuelle de grains de glace pendant ce temps dépendrait de la nature des minuscules poussières en altitude ; des observations détaillées sont en cours.
Le contenu de cet article est donc, lui aussi, une « explication dans l'état actuel des connaissances ». Même à l'ère de la prévision numérique, les dictons anciens restent un sujet de recherche qui vaut la peine d'être vérifié.
Lien avec les manuels (par niveau)
| Niveau | Matière / chapitre | Où dans cet article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences, 2e année « La météo et ses changements » (point de rosée, formation des nuages) | En montant, l'air se refroidit et forme un nuage |
| Lycée | Sciences de la Terre « Structure et mouvements de l'atmosphère » (changements adiabatiques) | Refroidissement d'environ 1 ℃ par 100 m |
| Lycée+ | Sciences de la Terre, approfondissement (stabilité et instabilité de l'atmosphère) | Pourquoi le nuage-chapeau est lisse |
| Univ. | Météorologie, dynamique de l'atmosphère (fréquence de flottabilité, ondes orographiques) | Espacement des nuages lenticulaires |
| Recherche | Couche limite atmosphérique, physique des nuages | Vérification du dicton, turbulences des ondes orographiques |
| ― | Lien avec la vie quotidienne | Les nuages de montagne annoncent une dégradation du temps une demi-journée à un jour à l'avance |
- 小倉義光『一般気象学（第2版補訂版）』東京大学出版会 (Yoshimitsu Ogura, Météorologie générale, 2e éd. révisée, Presses de l'Université de Tokyo)
- 荒木健太郎『雲を愛する技術』光文社新書 (Kentaro Araki, L'art d'aimer les nuages, Kobunsha Shinsho)
- Durran, D. R. "Mountain Waves and Downslope Winds", Atmospheric Processes over Complex Terrain, Meteorological Monographs, American Meteorological Society (1990)
- Nuages lenticulaires (nuage-chapeau, nuage suspendu) ― Wikipédia en japonais
※Cet article est une explication scientifique grand public. Les valeurs indiquées sont des repères et des ordres de grandeur pour comprendre le mécanisme. Le nuage-chapeau n'est qu'un indice parmi d'autres d'une dégradation du temps. Pour décider d'une activité en montagne ou en mer, fiez-vous aux prévisions, alertes et avis de l'Agence météorologique du Japon et des collectivités locales.