Castellanus

Un castellanus (ou castellatus) (du latin castellanus, château) est une espèce de nuage en forme de tours qui se forment à son sommet. Les types de nuages reconnus sont les cirrocumulus castellanus, les altocumulus castellanus et les stratocumulus castellanus. Certains auteurs^[1] introduisent la notion de cumulus castellanus.Il ne s'agit pas d'un type reconnu par l'Atlas mondial des nuages, par les services météorologique nationaux comme Météo-France^[2] ou les associations scientifiques comme l’American Meteorological Society^[3] et l’Organisation météorologique mondiale^[4]

Physique

Tous les nuages de types castellanus indiquent qu'il y a une couche instable à leur niveau mais pas nécessairement sous le nuage. Certains auteurs (Scorer^[5], Crofidi^[1]) définissent donc un castellanus comme un nuage engendré par l'émission de chaleur latente lors de l'ascension d'une colonne thermique saturée dans une couche instable en altitude^[1]. Elle prend la forme d'une tour en forme de dinde ("turkey tower")^[6]. Cette couche instable peut être créée de différentes façons : un soulèvement à grande échelle (échelle synoptique) qui dans certaines conditions rend l'air instable parce que la température de la base de la couche diminue moins rapidement que celle de son sommet suivant le principe de la détente adiabatique, un refroidissement du sommet des nuages qui crée le même différentiel, le déplacement d'une masse d'air instable sur une autre stable, etc.

Dans tous les cas, comme la convection ne vient pas du sol mais du niveau du nuage, l'air entourant le nuage est vite entraîné dans les tours. La physique des nuages montre que si celui-ci ne comporte pas suffisamment d'humidité, la vapeur d'eau qu'il contient ne pourra se condenser qu'à plus haut niveau, lorsque la température de la parcelle en ascension diminuera suffisamment pour atteindre la saturation. Cela aura pour effet d'assécher le nuage par la base et donc de mener à sa disparition si cet air plus sec ne condense pas avant d'avoir atteint le sommet de la couche instable^[1]. Par contre, si l'air est déjà près de la saturation et que l'instabilité affecte une importante couche de l'atmosphère au-dessus du nuage initial, la convection pourra se poursuivre. Il y aura alors développement d'une tour de plus en plus large et haute qui, dans certains cas, résultera en un cumulonimbus.

L'évolution d'un castellanus dépend donc de la disponibilité d'humidité et de la couche d'air instable. Des nuages épars dans le ciel se trouvent en général dans de l'air relativement sec mais où il y une « poche » plus humide. S'ils montrent une telle excroissance, l'air sec les entourant ne pourra perpétuer la convection ce qui va finalement dissiper le nuage. Par contre, une couche de nuages plus étendue indique une humidité relative plus importante dans la couche et un possible développement des tours.

Ambiguïtés liées à leur mode de formation

L'altocumulus castellanus a été défini dans l'Atlas international des nuages^[7] dont la dernière édition date de 1956. À cette époque, les satellites n'existaient pas et les nuages étaient observés visuellement. De nos jours, les satellites sillonnent la planète et les sondages atmosphériques sont monnaie courante. Scorer^[5] et Corfidi^[1] pensent que cette définition visuelle de l'altocumulus castellanus est obsolète et que les nuages devraient être définis suivant des caractères purement physiques. Dans ces conditions, on pourrait réserver le mot castellanus aux nuages qui ont la forme de tours étroites quelle que soit leur hauteur. Une définition plus correcte des nuages dont les ascendances génératrices ne partent pas du sol serait d'ajouter le préfixe anglais elevated avant le nom du nuage ou réserver le préfixe alto pour ce type de nuages. Ainsi en contradiction avec l'Atlas international des nuages, un cumulus formé par une ascendance partant du sol s'appellera cumulus queque soit l'altitude de sa base et non pas altocumulus floccus. Si sa base est à plus de 2 km, on pourra parler de cumulus à base élevée. En Arizona il est courant de trouver des cumulus véritables ayant une base à 4 km de hauteur ou plus. La même problématique s'applique aux cumulonimbus. Un orage de masse d'air est provoqué par la formation d'un cumulonimbus dont les ascendances partent initialement du sol. Un tel nuage devra être appelé obligatoirement cumulonimbus même si sa base est à plus de 2 km ce qui est courant dans les déserts. Par contre, les orages nocturnes et les orages liés aux fronts chauds (créés par forçage isentropique) sont alimentés par de faux cumulonimbus où les ascendances partent du niveau moyen de l'atmosphère. Il serait préférable d'appeler ces nuages altocumulonimbus (nom non officel). Un nom officiel serait probalement cumulonimbus altocumulogenitus.

Pour compliquer encore plus les choses, il existe une catégorie de castellanus qui est intermédiaire entre le cumulus pur et l'altocumulus castellanus pur^[1]. En effet, il y a un continuum entre ces types de nuages. Ces nuages de type intermédiaire sont créés par des ascendances ne partant pas du sol mais partant d'une altitude intermédiaire au-dessous de la base des nuages. Ces castellanus intermédiaires auront alors une base plate. Toutefois, les bases de ces faux cumulus peuvent être à une altitude plus élevée que le niveau de convection libre. Ce phénomène apparaît lors de la présence de cumulonimbus à proximité. Ces castellanus sont dus à des phénomènes de forçage mécanique causés par la goutte froide (outflow en anglais) s'écoulant du cumulonimbus. Cet écoulement d'air froid engendre la création d'un pseudo front froid en avant de l'orage. Un exemple de ce phénomène est donné dans la figure 2 d'un article du météorologue Stefen F. Corfidi^[8].

Vol à voile

Les castellanus (nuages formés de colonnes très étroites) sont notoires^[9] pour être inutilisables par un pilote de planeur. Pour qu'un thermique soit utilisable, il faut que la colonne ascendante soit présente sous le nuage; dans ce cas, ce dernier est matérialisé par une base plate. Un altocumulus castellanus se reconnaît par l'absence de base bien définie. Comme il est indiqué plus haut, un nuage intermédiaire entre castellanus et cumulus est exploitable par un pilote de planeur. Si la base de ces faux cumulus est plus élevée que le niveau de convection libre, le pilote est probalement en présence de cumulonimbus indésirables à proximité.

Notes et références

1. ↑ ^{a, b, c, d, e et f} (en)Stefen F. Corfidi, « Elevated Convection and Castellanus: Ambiguities, Significance, and Questions », WEATHER AND FORECASTING, 23, NOAA. Consulté le 2010-06-26
2. ↑ Espèces (nuage), Comprendre la météorologie, Météo-France, 2010. Consulté le 2010-06-20
3. ↑ (en)Castellanus, Glossary of Meteorology, American Meteorological Society. Consulté le 2010-06-20
4. ↑ Organisation météorologique mondiale, « Castellanus », Glossaire météorologique, Eumetcal. Consulté le 2010-06-20
5. ↑ ^{a et b} (en)Richard R Scorer, Clouds of the world;a complete color encyclopedia, Stackpole books, 1972, 176 p. (ISBN 0-8117-1961-8), p. 31-33 
6. ↑ (en)Doswell, C. A., III, (2001), Severe convective storms—An overview. (Chap. 1 de Severe Convective Storms), American Meteorological Society, 1–26. [lire en ligne (page consultée le 2010-06-26)] 
7. ↑ (fr)OMM, Atlas international des nuages, Genève, Organisation météorologique mondiale, 1975, 1975^e éd. (ISBN 92-63-20407-1), p. 17 
8. ↑ (en)Stefen F. Corfidi et al., « Toward a better understanding of elevated convection », NOAA. Consulté le 2011-07-27
9. ↑ (en)Tom Bradbury, Meteorology and Flight: Pilot's Guide to Weather (Flying and Gliding), Londres, A & C Black Publishers Limited, 2007, 3^e éd. (ISBN 9780713668315) [présentation en ligne], p. 64 

Voir aussi