Nuage rencontre musique

Stratocumulus perlucidus, vu d'un hublot d'avion.

En météorologie, un nuage est une masse visible constituée initialement d'une grande quantité de gouttelettes d’eau (parfois de cristaux de glace associés à des aérosols chimiques ou des minéraux) en suspension dans l’atmosphère au-dessus de la surface d'une planète. L’aspect d'un nuage dépend de la lumière qu’il reçoit, de la nature, de la dimension, du nombre et de la répartition des particules qui le constituent. Les gouttelettes d’eau d’un nuage proviennent de la condensation de la vapeur d’eau contenue dans l’air. La quantité maximale de vapeur d’eau (gaz invisible) qui peut être contenue dans une masse d'air est fonction de la température : plus l’air est chaud, plus il peut contenir de vapeur d’eau. (Voir les articles Pression de vapeur saturante et Formule de Clapeyron)

Histoire des représentations des nuages

Le Voyageur contemplant une mer de nuages de Caspar David Friedrich, 1818

L'histoire des représentations des nuages présente les différentes perceptions des nuages au cours des siècles.

La majorité des philosophes de l'Antiquité considèrent que les nuages sont issus des exhalaisons humides que dégagent la mer et les cours d'eau. Ainsi Aristote dans son traité des Météorologiques utilise sa théorie des quatre éléments pour classer les nuages dans les météores aqueux (les hydrométéores). L'explication aristotélicienne repose sur la double exhalaison tellurique provoquée par l'aspiration du soleil : des vapeurs naissent des lieux humides et se concentrent dans l'air pour former les météores humides, des exhalaisons sèches naissent de la terre pour former les météores secs (vents, foudre, tonnerre, météores ignés tels que comètes, étoiles filantes et voie lactée).

Au XII siècle, appelé nue, le nuage est perçu dans une perspective théologique comme la « nuée mystique », c'est-à-dire le voile de Dieu (allant jusqu'à dévoiler le paradis lors d'un éclair) ou selon une perspective plus naturelle (classification selon les couleurs en nuages noirs apportant la pluie selon la métaphore des nimborum naves, « navires de pluie », nuages lumineux et blancs s'étant vidé de leur eau, éventuellement en nuages rouges de l'aurore et du crépuscule) mais sa nature fait débat. La renaissance du XII siècle voit la diffusion des ouvrages d'Aristote, notamment les Météorologiques dans lesquels il décrit les nuages sans parvenir à expliquer pourquoi ces particules restent en suspension dans l'atmosphère : à partir du XIII siècle, les scolastiques et les encyclopédistes envisagent alors le nuage non plus simplement comme un objet dans le ciel mais comme une matière faite d'air, d'eau, voire de feu selon la théorie aristotélicienne des Quatre éléments, tel Barthélemy l'Anglais dans son Livre des propriétés des choses.

À la fin du Moyen Âge, la littérature qui a jusque-là du mal à saisir le caractère éphémère et mobile du nuage, développe ce thème qui correspond encore plus aux inspirations des siècles suivants (période baroque et romantisme, notamment le Sturm und Drang allemand). Néanmoins, le nuage représenté dans les arts reste essentiellement du domaine du sacré jusqu'au XIX siècle (hiérophanie de l'ascension du Christ, visions mystiques). À partir du XIX siècle et jusqu'à aujourd'hui, les artistes comme Claude Monet, John Constable ou Olafur Eliasson utilisent les observations scientifiques des nuages (notamment à partir de montées en ballons) dans leurs œuvres.

Avant le XIX siècle, les nuages sont donc avant tout des objets esthétiques. Les savants tentent de les décrire subjectivement mais leur nature trop diverse, complexe et leur fugacité est un obstacle à leur catégorisation bien qu'il y ait eu quelques tentatives pour les utiliser dans les prévisions météorologiques. Jean-Baptiste de Lamarck propose en 1802 la première classification scientifique des nuages par une liste de termes descriptifs en français, mais c'est le système de Luke Howard, utilisant le latin universel de la classification binomiale de Carl von Linné, qui connaît le succès dès sa parution en 1803 et dont la terminologie est toujours utilisée aujourd'hui. En 1855, Émilien Renou proposa l’ajout des genres Altocumulus et Altostratus. En septembre 1896, cette version élargie de la classification originelle de Howard fut officiellement adoptée et publiée dans le premier Atlas international des nuages de 1896. L’édition actuelle publiée par l’Organisation météorologique mondiale date de 1956 pour le volume I et de 1987 pour le volume II. C’est elle qui fait foi dans les différents services météorologiques nationaux.

Formation et dissipation des nuages

Un nuage d'orage en formation.

La formation de nuages résulte du refroidissement d’un volume d’air jusqu’à la condensation d’une partie de sa vapeur d’eau. Si le processus de refroidissement se produit au sol (par contact avec une surface froide, par exemple), on assiste à la formation de brouillard. Dans l’atmosphère libre, le refroidissement se produit généralement par soulèvement, en vertu du comportement des gaz parfaits dans une atmosphère hydrostatique, selon lequel un gaz se refroidit spontanément lorsque la pression baisse. Les nuages peuvent aussi perdre une partie de leur masse sous forme de précipitations, par exemple sous forme de pluie, grêle ou neige.

La condensation de la vapeur d’eau, en eau liquide ou en glace, se produit initialement autour de certains types de microparticules de matière solide (aérosols), qu’on appelle des noyaux de condensation ou de congélation. La congélation spontanée de l’eau liquide en glace, dans une atmosphère très pure, ne se produit pas au-dessus de -40 °C. Entre 0 et -40 °C, les gouttes d’eau restent dans un état métastable (surfusion), qui cesse dès qu’elles rentrent en contact avec un noyau de condensation (poussière, cristal de glace, obstacle). Lorsque ce phénomène se produit au sol, on assiste à des brouillards givrants.

Juste après la condensation ou la congélation, les particules sont encore très petites. Pour des particules de cette taille, les collisions et l’agrégation ne peuvent pas être les facteurs principaux de croissance. Il se produit plutôt un phénomène connu sous le nom de « effet Bergeron ». Ce mécanisme repose sur le fait que la pression partielle de saturation de la glace est inférieure à celle de l’eau liquide. Ceci signifie que, dans un milieu où coexistent des cristaux de glace et des gouttelettes d’eau surfondue, la vapeur d’eau ambiante se condensera en glace sur les cristaux de glace déjà existants, et que les gouttelettes d’eau s’évaporeront d’autant. On voit ainsi que le soulèvement est doublement important dans la formation de nuages et de précipitations : en premier lieu comme mécanisme de refroidissement, et ensuite comme porteur de gouttelettes d’eau liquide jusqu’au niveau où elles deviennent surfondues.

Le soulèvement peut être dû à la convection, à la présence de terrains montagneux faisant obstacle à l’écoulement de l’air ou à des facteurs de la dynamique atmosphérique, comme les ondes baroclines (aussi appelées « ondes frontales »).

La dissipation des nuages à l'inverse de leur formation se produit lorsque l'air environnant subit un réchauffement et donc un assèchement relatif de son contenu en vapeur d'eau puisqu'un air chaud peut contenir plus de vapeur d'eau qu'un air froid. Ce processus est favorable à l'évaporation, ce qui dissipe les nuages. Le réchauffement de l'air environnant est souvent causé par une subsidence de l'air qui entraîne une compression adiabatique de celui-ci.

Distribution

Épaisseur optique des nuages en avril 2001

À l'échelle mondiale, il y a plus de nuages le long de la zone de convergence intertropicale qui entoure la Terre près de l'équateur, ainsi qu'à proximité des 50 parallèles de latitude dans les hémisphères nord et sud car l'air y suit un mouvement vertical ascendant dans des zones dépressionnaires. La convergence horizontale de l'air près du sol dans ces zones mène à une accumulation qui doit être compensée par sa montée en altitude pour donner plus de nuages par le processus de refroidissement adiabatique. Ceci est particulièrement vrai dans les zones océaniques où l'humidité est plus importante.

À l'opposé, autour des 20 parallèles nord et sud se trouvent la région des crêtes subtropicales et à haute latitudes celles des anticyclones arctiques et antarctiques. L'air y suit un mouvement vertical descendant par subsidence qui l'assèche et dissipe les nuages. Se retrouvent dans ces zones des déserts comme le Sahara et celui du plateau Antarctique qui sont essentiellement sans nuages.

La distribution des nuages va également varier selon certains effets topographiques. Par exemple, le flux d'air le long d'une pente montante va augmenter la production de nuages et de précipitations à cet endroit car l'air est forcé en altitude. À l'inverse, l'air descendant des montagnes par effet de foehn va s'assécher et dissiper les nuages. Ceci donne des régions plus nuageuses que d'autres avec un même système météorologique à grande échelle : les régions côtières sont plus nuageuses que celles en aval des montagnes.

Finalement, selon la stabilité de l'air, des nuages convectifs se formeront à certaines saisons et pas à d'autres sur une région.

Types de nuages

Les nuages se forment selon deux processus : la convection et le soulèvement progressif de la masse d'air.

Le soulèvement convectif est dû à l'instabilité de l'air. Il est souvent vigoureux et au déclenchement abrupt. Il produit des nuages caractérisés par une extension verticale élevée, mais une extension horizontale limitée. Ces nuages sont désignés génériquement par le terme « cumulus ». Ils peuvent se développer à différents niveaux de la troposphère, là où l'instabilité existe.

Le soulèvement dit synoptique est le résultat des processus de la dynamique en atmosphère stable, dans un écoulement stratifié. Ce soulèvement est graduel, produisant des systèmes nuageux d'une texture uniforme, pouvant couvrir des milliers de kilomètres carrés. Ces nuages sont désignés génériquement par le terme « stratus ». Il arrive parfois que ce soulèvement graduel déstabilise la couche atmosphérique, donnant lieu à des nuages convectifs imbriqués dans le nuage stratiforme.

Classification troposphérique

Classification des genres de nuages par altitude d'occurrence (altitudes selon les étages dans les régions de latitude moyenne).

Pour les types de nuages sans développement vertical important, cette nomenclature a été organisée selon la hauteur de leur base au-dessus du sol en trois niveaux appelées « étages », non l'altitude de leur sommet, et en quatre familles qui sont décrites ci-dessous. Chaque nuage d'une famille est rattaché à un genre et une espèce. Il peut également être associé à un descriptif supplémentaire appelé variété.

Étages des nuages

Un étage de nuage est une couche ou région de l'atmosphère dans laquelle les nuages de certains familles apparaissent normalement. La troposphère fut divisée verticalement en trois étages dont les limites se chevauchent quelque peu et varient selon la latitude des régions : polaires, tempérées et tropicales. Les hauteurs approximatives de ces limites sont :

l'étage élevé situe à des altitudes de 3 à 8 km dans les régions polaires, 5 à 13 km dans les régions tempérées et 6 à 18 km dans la zone tropicale ;

l'étage moyen commence à 2 km au-dessus du sol à toute latitude et s'étend jusqu'à 4 km près des pôles, 7 km aux latitudes moyennes et 8 km dans les tropiques ;

l'étage inférieur, ou bas, commence à la surface et s'étend à 2 km au-dessus du sol à toutes les latitudes.

Genres

Les nuages dans l'Atlas international des nuages sont classés en 10 genres qui sont montrés dans l'image ci-contre :

3 genres «principaux» : Cirrus (nuages élevés), Stratus (nuages bas à développement horizontal), et Cumulus (nuages généralement bas à développement vertical) avec d'autres types dérivés ;

3 genres intermédiaires des 3 précédents : Cirrostratus, Cirrocumulus et Stratocumulus

4 genres dérivés des Cumulus et Stratus : Altocumulus et Altostratus pour les nuages dont la base est à plus de 2 km d’altitude, et de Cumulonimbus et Nimbostratus pour les nuages capables de donner de fortes précipitations.

Espèces

Pour chaque genre de nuages, il a des subdivisions appelées espèces qui s'excluent mutuellement. Elles sont déterminées selon au moins une des caractéristiques suivantes :

Forme (nuages en bancs, en voile, en nappe, en couche, etc.) ;

Dimensions (surface des éléments constitutifs, extension verticale, etc.) ;

Structure interne (cristaux de glace, gouttelettes d'eau, etc.) ;

Processus physiques, connus ou présumés, qui peuvent intervenir dans leur formation (soulèvement orographique, avec précipitations, etc.).

Variétés

Chaque espèce et genre peut être divisé encore plus. Ces divisions sont nommées variétés et ne s'excluent pas mutuellement, sauf les variétés translucidus (translucide) et opacus (opaque). Elles sont déterminées selon l'une des deux caractéristiques suivantes :

Leur transparence (laissent apercevoir ou non complètement le Soleil ou la Lune) ;

L'agencement de leurs éléments macroscopiques.

Nuages annexes

En plus de cette classification formelle, il existe des nuages accompagnant un autre nuage, généralement plus petit que ce dernier, et séparés de sa partie principale ou parfois partiellement soudé à elle. Un nuage donné peut être accompagné d'un ou de plusieurs de ces nuages annexes dont les principaux sont : l'arcus, l'entonnoir nuageux, le mur de foehn, le mamma, le nuage-mur (Wall cloud), le pannus, le pileus, le sommet protubérant et le velum. La traînée de condensation produite par le passage d'un avion en haute altitude n'est pas un nuage en elle-même mais peut se transformer en nuage du genre cirrus.

Genitus et mutatus

Genitus et mutatus sont des suffixes utilisés dans le nom d'un nuage pour indiquer son origine ou sa transformation :

Genitus est ainsi utilisé pour désigner un nuage qui se développe quand des prolongements plus ou moins importants, attenants ou non, à un nuage-origine deviennent des nuages d'un genre autre que celui du nuage-origine. Par exemple, un stratocumulus cumulogenitus est un stratocumulus provenant des extensions nuageuses autour d'un cumulonimbus.

Mutatus est lui utilisé pour un nuage qui se développe de la totalité ou d'une partie importante d'un nuage qui est le siège d'une transformation interne complète, le faisant passer d'un genre à un autre. Par exemple un stratus stratocumulomutatus est un stratus découlant d'un stratocumulus

Nuages élevés (Famille A)

Ils se forment au-dessus de 5 000 mètres dans la région froide de la troposphère. Ils sont classés en utilisant le préfixe cirro- ou cirrus. À cette altitude, l'eau gèle quasiment toujours : les nuages sont donc composés de cristaux de glace.

Nuages dans la famille A Genre Espèces Variétés Particularité supplémentaire Nuages annexes Nuage d'origine (Genitus) Nuage découlant (Mutatus) Image Cirrus (non-convectifs) Cirrus castellanus Cirrus spissatus Cirrus fibratus Cirrus floccus Cirrus uncinus Intortus Kelvin-Helmholtz Duplicatus Vertebratus Radiatus Mamma Cirrocumulus Altocumulus Cumulonimbus Cirrostratus Cirrocumulus (convection limitée) Cirrocumulus castellanus Cirrocumulus floccus Cirrocumulus lenticularis Cirrocumulus stratiformis Lacunosus Undulatus Virga Mamma - Cirrus Cirrostratus Altocumulus Cirrostratus (non-convectifs) Cirrostratus fibratus Cirrostratus nebulosus Duplicatus, Undulatus - Cirrocumulus Cumulonimbus Cirrus Cirrocumulus Altostratus Traînée de condensation Pas un genre de l'OMM. Long et fin nuage formé après le passage d'un avion à haute altitude (appelé contrail en anglais). Il peut persister de quelques minutes à plusieurs heures selon la stabilité et l'humidité relative à la hauteur de production

Moyens (Famille B)

Ils se développent entre 2 000 et 7 000 mètres (dans les régions tempérées) et sont classés en utilisant le préfixe alto-. Ils sont formés de gouttelettes d'eau.

Nuages dans la famille B Genre Espèces Variétés Particularité supplémentaire Nuages annexes Nuage d'origine (Genitus) Nuage découlant (Mutatus) Image altocumulus (convection limitée) Altocumulus castellanus Altocumulus floccus Altocumulus lenticularis Altocumulus stratiformis Duplicatus Lacunosus Opacus Perlucidus Radiatus Translucidus Undulatus Mamma Virga Cumulus Cumulonimbus Altostratus Cirrocumulus Stratocumulus Nimbostratus altostratus (non-convectifs) - Duplicatus Opacus Radiatus Translucidus Undulatus Mamma Pannus Virga Præcipitatio Altocumulus Cumulonimbus Cirrostratus Nimbostratus

Bas (Famille C)

Ce sont des nuages de basses altitudes (jusqu'à 2 000 mètres). Lorsque ces derniers rencontrent la terre, on les appelle brouillard.

Nuages dans la famille C Genre Espèces Variétés Particularité supplémentaire Nuages annexes Nuage d'origine (Genitus) Nuage découlant (Mutatus) Image Stratocumulus (convection limitée) Stratocumulus castellanus Stratocumulus lenticularis Stratocumulus stratiformis Duplicatus Lacunosus Opacus Perlucidus, Radiatus Translucidus Undulatus Mamma Præcipitatio Virga Altostratus Cumulus Cumulonimbus Nimbostratus Altocumulus Nimbostratus Stratus Stratus (non-convectifs à texture uniforme, souvent accompagnés de brouillard au sol) Stratus fractus Stratus nebulosus Opacus Translucidus Undulatus Præcipitatio Cumulus Cumulonimbus Nimbostratus Stratocumulus Cumulus (convectifs, leur base peut être à plus de 2 000 m) Cumulus fractus Cumulus humilis Radiatus Arcus Pannus Pileus Præcipitatio Tuba Velum Virga Altocumulus Stratocumulus Stratocumulus Stratus

Moyen développement vertical (Famille D1)

Ce sont des nuages de basses à moyens altitudes (base jusqu'à 3 000 mètres, sommet jusqu'à 6 000 mètres). Les cumulus mediocris et congestus se forment généralement à basse altitude sauf lorsque l'air fait très sec et alors il peut se retrouver à l'étage moyen. Ils sont formés de gouttelettes surfondues et présentent des protubérances ou des bourgeonnements. Ceux-ci sont peu ou modérément développés dans le cas des mediocris et fortement développés dans celui du congestus. Les dimensions de ces protubérances peuvent varier notablement d'un nuage à l'autre.

Nuages de la famille D1 Genre Espèces Variétés Particularité supplémentaire Nuages annexes Nuage d'origine (Genitus) Nuage découlant (Mutatus) Image Cumulus Cumulus mediocris Radiatus Præcipitatio Virga Altocumulus Stratocumulus Stratocumulus Stratus Cumulus cumulus congestus - Arcus Mamma Pannus Pileus Præcipitatio Velum Virga Altocumulus Altostratus Cumulus Nimbostratus Stratocumulus Cumulus

Grand développement vertical (Famille D2)

Le nimbostratus se forme à partir d'altostratus l'altitude moyenne qui s'épaississent et dont la base s'approche du sol avec les précipitations. Son sommet va atteindre 4 kilomètres dans les régions arctiques et plus de 7 kilomètres dans les régions tempérées et tropicales. La constitution physique de ce nuage est analogue à celle de l'altostratus, mais ses particules constitutives sont généralement plus grosses et leur concentration plus forte. Par suite de l'extension verticale généralement grande du nimbostratus, ce dernier est assez sombre dans sa région inférieure. Bien qu'il soit essentiellement un nuage stratiforme avec faible mouvement verticale interne, des masses nuageuses d'origine convective, à grande extension verticale, peuvent se former dans son sein.

Les cumulonimbus peuvent avoir de forts courants verticaux et s'élèvent bien au-dessus de leur base (généralement de basse à moyenne altitude jusqu'à 3 000 mètres). Leur sommet est de plus de 7 000 mètres et peut même atteindre les 15 kilomètres. Ils sont constitués par des gouttelettes d'eau et, dans leurs régions supérieures, par des cristaux de glace. L'eau des gouttelettes et des gouttes de pluie peut être fortement surfondue et mener à la formation d'un rapide dépôt de glace sur les aéronefs. les cumulonimbus donnent de grosses gouttes de pluie, du grésil ou de la grêle.

Nuages de la famille D2 Genre Espèces Variétés Particuliarité supplémentaire Nuages annexe Nuage d'origine (Genitus) Nuage découlant (Mutatus) Image Nimbostratus (non-convectifs) - - Pannus, Præcipitatio, Virga Altostratus (Parfois de l'étalement de cumulus congestus/cumulonimbus) Altocumulus Altostratus Stratocumulus Cumulonimbus (convectifs) (À l'extension verticale maximale, produisant les orages) Cumulonimbus calvus Cumulonimbus capillatus - Arcus Incus Mamma Pannus Pileus Præcipitatio Tuba Velum Virga Altocumulus Altostratus Cumulus Nimbostratus Stratocumulus Cumulus

Ambiguïtés liées au mode de formation des nuages

La classification des nuages date du XIX siècle et était à l'origine purement visuelle. À cette époque il n'y avait ni radiosondage, satellite ou planeur. Depuis, de grands progrès ont été faits et à titre d'exemple les sondages atmosphériques (définissant la physique des nuages) sont de nos jours monnaie courante et aisément accessibles sur Internet, affichés sous forme de SkewTs, téphigrammes ou émagrammes.

La dernière version de l'Atlas international des nuages date de 1975 pour le premier volume et de 1982 pour le second mais contient le même classement. Ainsi, l'Atlas définit les cumulus comme étant des nuages de l'étage inférieur (i.e. leur base est généralement à moins de 2 km de hauteur) tandis que les altocumulus castellanus sont des nuages de l'étage moyen (i.e. leur base est entre 2 et 5 km). Cette définition fait fi de leur mode de formation et peut provoquer des confusions. Par exemple, en Arizona les cumulus formés par le réchauffement diurne peuvent avoir leur base à 4 km de hauteur à cause de l'air très sec en surface tandis que certains altocumulus castellanus peuvent avoir leur base à 2 km, voire moins (dans ce cas, ce sont des stratocumulus castellanus). C'est pourquoi des auteurs comme Scorer ou Corfidi plaident pour une définition physique des nuages. Ceci est aussi le cas pour les pilotes de planeur. Le même problème apparaît pour les cumulonimbus.

En 1976, la National Aeronautics and Space Administration américaine a d'ailleurs publié son propre classement qui place la structure physique à l'avant de la plage d'altitude pour les critères de définition des classes. Cinq familles ou catégories ont été identifiées; Cirriforme, cumuliforme, stratiforme, stratocumuliforme, et cumulonimbiforme.

Nuages anthropogéniques

Anthropocumulus, panache de vapeur sortant de la centrale géothermique de Nesjavellir en Islande.

Les nuages anthropogéniques sont des nuages artificiellement produits par l'activité humaine. Depuis le début de la Révolution industrielle, l'utilisation de combustible fossile ajoute humidité et particules dans l'atmosphère ce qui va servir à la formation de nuages. Ces nuages peuvent se développer seuls ou augmenter la production de la nébulosité naturelle

Le type de nuages anthropogéniques le plus courant est la traînée de condensation qui se forme à haute altitude dans le sillage des avions. La formation des traînées change l'albédo de l'atmosphère et l’augmentation du trafic aérien mondial produit ainsi un effet sur les échanges énergétiques de l'atmosphère, d'autant plus que le transport aérien tend à augmenter. Ces traînées, par leurs impacts en termes d'effet de serre, doubleraient la responsabilité du trafic aérien en termes de contribution au réchauffement (sachant qu'en 2010, les émissions provenant de l'aviation représentaient environ 3 % du total annuel des émissions de CO2 provenant des carburants fossiles), augmentant ainsi une part qu'on estimait autrefois faible par rapport à d'autres modes de transport.

Plus bas dans l'atmosphère, les usines, les centrales électriques au charbon et au pétrole, ainsi que les transports produisent localement beaucoup d'humidité et de particules. Même les centrales nucléaires et géothermiques produisent de l'humidité pour leur refroidissement. Dans des conditions d'air très stable, la production de stratus, de brouillard et de smog sera augmenté. Des nuages convectifs vont aussi se former lors de feux de forêts (pyrocumulus) ou d'explosions (nuage en champignon).

Finalement, les nuages artificiels peuvent aussi être produits volontairement. Les nombreuses expériences de modification du temps impliquent l'augmentation de la nébulosité ou sa diminution par divers moyens.

Au-dessus de la troposphère

Nuages stratosphériques

Les nuages nacrés sont des nuages qui se forment dans la stratosphère à une altitude située entre 15 000 et 25 000 mètres. Les nuages nacrés sont rares et se forment surtout l'hiver à proximité des pôles. Ils ont été décrits par l'astronome Robert Leslie dès 1885. Ils sont impliqués dans la formation de trous dans la couche d'ozone car ils supportent les réactions chimiques qui produisent des molécules de composés chlorés. Ces molécules servent de catalyseur à la réaction détruisant les molécules d'ozone.

Nuages mésosphériques

Les nuages noctulescents, aussi connus sous le nom de nuages polaires mésosphériques, nuages nocturnes lumineux ou de nuages noctiluques, sont des formations atmosphériques de très haute altitude. Pour un observateur terrestre, ils se présentent comme de brillants nuages en forme de filaments ou de nappes, visibles durant le crépuscule profond c'est-à-dire le crépuscule astronomique. La plupart du temps, ces nuages sont observés durant les mois d'été entre les latitudes 50° et 70° au nord et au sud de l'équateur. Ils se trouvent entre 75 et 90 kilomètres d'altitude.

Nébulosité et opacité

Nuages colorés par le coucher de Soleil

Dans les rapports météorologiques, les METAR, la nébulosité et l'opacité des nuages sont signalés. La nébulosité, ou couverture nuageuse, est la fraction du ciel couverte par les nuages d'un certain genre, d'une certaine espèce, d'une certaine variété, d'une certaine couche, ou d'une certaine combinaison de nuages. La nébulosité totale est la fraction du ciel cachée par l'ensemble des nuages visibles. Les deux se mesurent en octas, soit le un huitième de la voûte céleste, ou en dixièmes.

L’opacité est la visibilité verticale à travers les nuages. Les nuages peuvent être minces et transparents comme les cirrus ou bloquer complètement la lumière.

La nébulosité et l'opacité sont estimées en général par un observateur, utilisant parfois des lunettes d'obscurité pour éviter les reflets. Cependant, la nébulosité peut être calculée par la fraction de l'heure où un célomètre enregistre des nuages. De façon alternative, la nébulosité totale peut être estimée par un instrument qui mesure E, l'éclairement sur une surface horizontale, par des estimations de la forme :

${\displaystyle \textstyle N=(1,4286{\frac {E_{diffus}}{E_{global}}0,3)^{0,5}}$

Couleurs des nuages

Panorama de stratocumulus avec mamma en formation.

La diffusion de la lumière par les gouttelettes des nuages selon la théorie de Mie se fait surtout vers la direction d'où vient la lumière et dans la direction où elle va, c'est la luminance du nuage. Cette lumière provient, pour la plus grande part, directement de l'astre éclairant ou du ciel, mais une part appréciable peut provenir également de la surface terrestre. Ainsi, la blancheur des nuages est maximale lorsque l'observateur dirige son regard dans un axe aligné avec le soleil, soit dans le dos ou devant lui. À tout autre angle, il reçoit seulement une fraction de la luminosité. Naturellement, l'épaisseur et la densité du nuage (notion d'opacité précédemment évoquée) intervient également, d'où la base parfois extrêmement sombre des cumulonimbus.

La dispersion de la lumière à travers les cristaux de glace des cirrostratus, obéit quant à elle à la diffusion de Rayleigh qui est isotrope selon l'angle mais dépend de la longueur d'onde. C'est pourquoi on voit souvent des halos circulaires autour du soleil lorsque ce type de nuage s'interpose.

Nuages extraterrestres

Jupiter et sa couche nuageuse externe.

Nuages de glace d'eau sur Mars.

La Terre n'est pas le seul corps céleste à avoir une atmosphère où se forment des nuages. De façon générale, la plupart des planètes et lunes du Système solaire possédant une atmosphère importante ont des nuages, mais leur composition est souvent fort différente puisque leur atmosphère est formée de gaz variés. Ainsi par exemple, les nuages épais qui recouvrent Vénus sont formés de dioxyde de soufre, de vapeur d'eau et de gouttelettes d'acide sulfurique, alors que ceux de Jupiter et de Saturne sont faits d'ammoniaque à l'extérieur, de hydrosulfure d'ammonium au milieu et d'eau à l'intérieur. Des nuages semblent également avoir été détectés autour de planètes extrasolaires, et il est très probable que la plupart des planètes des autres systèmes planétaires en possèdent si elles ont une atmosphère, même si des planètes à l'atmosphère « transparente » (sans nuage) semble également avoir été détectées, y compris des géantes gazeuses.

La formation et la classification de ces nuages extraterrestres varient également avec la composition de l'atmosphère considérée.

云是行星表面大气层中由水或多种化学物质构成的可见的液滴或冰晶的集合体。这些悬浮的颗粒物也被称作气溶胶，被气象学的分支云物理学所研究。

地球上的云的形成是地球大气中的空气因两种过程而饱和的结果：空气的冷却和水汽的增加。当饱和度足够，降水将形成并下落到地表；幡状云是个例外，降水在到达地表前就被蒸发了。

云是地球上庞大的水循环的有形的结果。太阳照在地球的表面，水蒸发形成水蒸气，一旦水汽过饱和，水分子就会聚集在空气中的微尘（凝结核）周围，由此产生的水滴或冰晶将阳光散射到各个方向，这就产生了云的外观。因为云反射和散射所有波段的电磁波，所以云的颜色成灰度色，云层比较薄时成白色，但是当它们变得太厚或浓密而使得阳光不能通过的话，它们可以看起来是灰色或黑色的。

虽然地球上大部分的云都形成于对流层，但有时也会在平流层和中间层观测到云。这三个大气层的主要圈层和在一起被称为“均质层”。在其之上是热层和散逸层，合称为“非均质层”，是于外层空间的过度区。在太阳系的其它一些行星和卫星上也观测到云。由于各星球的温度特性不同，构成云的物质也有多种，比如甲烷，氨，硫酸。

云的成因分类

全球云的平均光学厚度 云形成于当潮湿空气上升并遇冷时的区域。这可能发生在 > 云美学 锋面云 锋面上暖气团抬升成云 地形云 当空气沿着正地形上升时所形成的云 平流云 当气团经过一个较冷的下垫面时，例如一个冷的水体 对流云 因为空气对流运动而产生的云 气旋云 因为气旋中心气流上升而产生的云

云的形态分类

卷云（Ci,Cirrus）：常呈丝条状、羽毛或马尾状、钩状、片状、砧状等。

卷积云（Cc,Cirrocumulus）：似鳞片或球状细小云块。

卷层云（Cs,Cirrostratus）：呈薄幕状。

高积云（Ac, Altocumulus）：呈扁圆形、瓦片状等，且以波浪形排列。

高层云（As, Altostratus)：像一种带有条纹的幕，颜色多为灰白色或灰色。

层云（St, Stratus）：层云完全没有结构，它由细小的水珠组成。层云接地就被称为雾。

积云（Cu, Cumulus）：

层积云（Sc, Stratocumulus）：

雨层云（Ns, Nimbotratus）

积雨云（Cb, Cumulunimbus）

**夏末的云

利雅德的天空上的云

一些小积云 (cumulus humilis)

云与天气

民间早就认识到可以通过观云来预测天气变化。1802年，英国博物学家卢克·霍华德提出了著名的云的分类法，使观云测天气更加准确。霍华德将云分为三类：积云、层云和卷云。这三类云加上表示高度的词和表示降雨的词，产生了十种云的基本类型。根据这些云相，人们掌握了一些比较可靠的预测未来12个小时天气变化的经验。比如：绒毛状的积云如果分布非常分散，可表示为好天气，但是如果云块扩大或有新的发展，则意味着会突降暴雨。

对气候的影响

2009年10月的全球平均云量。NASA的卫星图像；更高清晰度图片可由此获得。 云在天气和气候中的角色是预测全球变暖时的主要不确定性之一。和云有关的过程的脆弱的平衡，以及从毫米到行星的大范围的尺度跨度会造成这种不确定性。因此，全球气候模式很难准确描述大尺度天气和云之间的相互作用。前面章节列出的云的复杂性和多样性增加了模拟的难度。一方面，白云顶部对来自太阳的短波辐射会有反射，从而使得地表冷却。另一方面，大多数到达地面的阳光被地面吸收，加热了地表，地表又会向上发射长波的红外的辐射。但是云中的水对长波辐射是有效的吸收剂。云又接着会向上和向下发射红外辐射，向下的辐射会导致地表的净加热效果。这个过程和温室气体和水汽的温室效应类似。 高层的对流层云（例如卷云）的二重效应（短波反射造成的冷却和长波温室升温效应）会随着云量的增加而相互抵消或是产生微小的净加热效果。这种短波反射效应在中层云和低层云（例如高积云和层积云）中占了主要部分，从而造成几乎没有长波效应和净的冷却效果。很多研究已经开始关注低层云对变化的气候的相应。不同的最先进的全球气候模式对云的模拟可能会产生相当不同的结果，有些显示增加的低层云，有些则得到低层云的减少。 极地平流层云和中层云不太常见，它们的分布不够对气候产生重要的影响。但是，夜光云出现频率自19世纪以来逐渐增加可能是气候变化的结果。 全球亮化 最近的研究显示了全球亮化的趋势。虽然造成这一趋势的原因还没有能被完全理解，但全球黯化（和后来的逆转）被认为是由大气中气溶胶（特别是生物质燃烧和城市污染带来的含硫气溶胶）含量的变化所引起的。气溶胶含量的变化还可能通过改变云滴的尺寸分布或是云的降水特性和寿命而产生对云的间接效应。

地外行星

在太阳系中，任何有大气层的行星或卫星都会有云。金星的厚厚云层是由二氧化硫构成的。火星有很高很薄的水冰云。木星和土星都有一个外层的由氨气云构成的云盖，中间层是硫化铵云盖，里层是水云盖。土星的卫星土卫六上的云被认为主要是由甲烷构成。卡西尼－惠更斯号的土星任务发现了土卫六上存在着液体循环的证据，比如极地附近的湖泊和星球表面的河流冲刷成的沟槽。天王星和海王星的多云的大气中主要是水汽和甲烷构成。