En météorologie, le terme précipitations désigne les cristaux de glace ou les gouttelettes d'eau qui, ayant été soumis à des processus de condensation et d'agrégation à l'intérieur des nuages, sont devenus trop lourds pour demeurer en suspension dans l'atmosphère et tombent au sol.

Photo de Tomasz G. Sienicki [1]

Pour que des précipitations se forment, en particulier au-dessus d'une grande zone géographique, plusieurs ingrédients sont nécessaires. Le premier est la présence d'une source de l'humidité. La source primaire d'humidité en Europe est l'océan Atlantique. Une fois que l'humidité est en place, les nuages vont se former. Les vents autour des systèmes de hautes et basses pressions transportent cette humidité vers l'intérieur des terres.

La fréquence et la nature des précipitations dans une région géographique donnée sont des caractéristiques importantes de son climat. Elles contribuent de façon essentielle à la fertilité et à l'habitabilité des zones tempérées ou tropicales ; dans les zones polaires, elles aident au maintien des calottes glaciaires.

Les précipitations peuvent prendre les formes suivantes (parfois mélangées) :

liquide : pluie bruine pluie verglaçante solide : neige neige en grains neige roulée grésil grêle granule de glace cristal de glace

Dans les rapports d'observation météorologique, le type de précipitation s'accompagne d'une indication d'intensité (légère, modérée, ou forte), ainsi que d'une mesure de la visibilité au travers de la précipitation. Les rapports d'observations indiquent aussi le caractère temporel de la précipitation : si son intensité varie rapidement et s'accompagne d'éclaircies, la précipitation est appelée une averse.

Mécanismes de formation des précipitations

Les gouttelettes d'eau des nuages et/ou les cristaux de glace, sont trop petits et trop légers pour tomber et donner lieu à des précipitations. Il y a des processus pour que l'eau des nuages, ou la glace, se développent suffisamment et tombent en précipitations. Ces processus s'appellent la condensation et la coalescence.

La condensation

Les gouttes commencent à se former dans de l'air généralement au-dessus du point de congélation quand l'air soulevé devient sursaturé par rapport à la température environnante. Pour cela il faut cependant des noyaux de condensation, poussières ou grain de sel, sur lesquels la vapeur d'eau se dépose.

Il y a d'abord formation de très fines gouttes qui donnent le nuage. À mesure que ces gouttes montent, elles passent sous le point de congélation mais resteront surfondues s'il n'y pas présence de noyaux de congélation. Ces derniers sont beaucoup moins disponibles que les noyaux de condensation. À mesure qu'elles augmentent de diamètre, un second processus doit intervenir, la coalescence, afin d'atteindre un diamètre suffisant pour former des gouttes de pluie. En effet, les gouttelettes formées par condensation n'atteignent que quelques dizaines de microns dans le temps nécessaire habituellement pour donner de la pluie.

Pluie près du village de Lunde, Denemark. Photo de Malene Thyssen [2]

La coalescence

La coalescence est l'amalgamation de deux ou plusieurs gouttelettes par collision pour en former une plus grosse. Les gouttelettes croissant à des vitesses différentes, selon la concentration de vapeur d'eau, elles se déplaceront à une vitesse différente qui est reliée à leur diamètre et au courant ascendant. Les plus grosses bougeant plus lentement captureront les plus petites en montant puis lorsqu'elles ne peuvent plus être soutenues par le courant, elles redescendront et poursuivront leur croissance de la même façon.

La Condensation et la Coalescence sont importants dans le cycle de l'eau.

Effet Bergeron

L'effet Bergeron, de son découvreur Tor Bergeron, est le plus efficace des processus de formation des gouttes de pluie ou de neige. Lorsque des cristaux de glace se forment finalement par congélation de gouttelettes, ces derniers ont une pression de saturation moindre que celle des gouttelettes environnantes. Les gouttelettes s'évaporent donc et la vapeur d'eau va se déposer sur les cristaux.

Ces cristaux finiront également par tomber et entreront en coalescence avec d'autres pour former des flocons de neige. Ils captureront également par coalescence des gouttes ce qui les givrera si la température est sous zéro Celsius. Si la température de l'atmosphère est partout sous zéro au-dessus du sol, on aura de la neige. Par contre, si le niveau de congélation n'est pas au sol ou s'il y a des couches au-dessus du zéro en altitude, on aura une variété de types de précipitations: pluie, pluie verglaçante, grésil, etc.

Modes de formation des précipitations

Outre leur forme, on distingue deux types de précipitations en fonction de leur mécanisme de formation :

1. Les précipitations stratiformes qui viennent du soulèvement lent et à grande échelle de l'humidité qui se condensent uniformément. Comme exemple :

   les précipitations synoptique, causées par les dépressions des latitudes moyennes. les précipitations côtières qui ont lieu à proximité des littoraux et ont pour cause le soulèvement de l'air humide provenant de l'océan par les aspérités du continent. les précipitations orographiques où le relief force les masses d'air à s'élever : les versants au vent sont alors très pluvieux, les versants sous le vent sont plus secs. Le foehn est une illustration de ce phénomène.

2. Les précipitations de convection résultent de la brusque élévation de masses d'air chargée d'humidité, par la poussée d'Archimède, à cause de l'instabilité de l'air. Comme exemple :

   • les orages et averses isolés ou organisés.

   • les précipitations des zones de convergence où les orages se développent parce que l'air instable et humide peut se concentrer et convecter avec le réchauffement diurne. Par exemple, on retrouve cela dans la zone de convergence intertropicale et à l'avant des fronts froids.

   • les précipitations cycloniques où les précipitations convectives généralisées sont engendrées par l'organisation des cyclones tropicaux.

[1] Cette photo appartient à Tomasz G. Sienicki qui l'a met gracieusement à disposition dans l'encyclopédie multimédia Libre Wikimedia Commons.
[2] Cette photo appartient à Malene Thyssen qui l'a met gracieusement à disposition dans l'encyclopédie multimédia Libre Wikimedia Commons.
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Cette page a été réalisée à partir d'informations du site internet de la NOOA (National Oceanic and Atmospheric Administration), qui est l'agence américaine responsable de l'étude de l'océan et de l'atmosphère, ainsi que d'informations extraires de l'Encyclopedie Libre Wikipdedia. Sauf pour les photos [1][2], ces informations sont libres de droit et sont du domaine public.