Pluie
MÉTÉOROLOGIE
La pluie est une précipitation tombant d'un nuage sous forme de gouttes d'eau. L'ordre de grandeur du diamètre des gouttes de pluie est de 2 mm ; mais suivant la nature et les conditions des chutes de pluie, la moyenne de ce diamètre et sa répartition autour de cette moyenne peuvent être très variables.
La pluie résulte de l'évaporation de l'humidité qui existe dans la nature et plus particulièrement des grandes étendues d'eau (océans, mers, lacs...). Cette vapeur d'eau s'élève et, au contact d'air plus froid, se condense autour de noyaux de condensation (poussières, pollens, aérosols...) et donne des nuages. Lorsque la condensation est trop importante et que les gouttes d'eau alors formées sont trop lourdes (environ 0,5 mm de diamètre), elles tombent, formant ainsi une pluie, si les conditions météorologiques s'y prêtent.
Plusieurs d'entre elles s'évaporent et seulement les gouttes les plus grosses ou les plus rapides parviennent au sol. Ce n'est donc pas un hasard si l'on classe les pluies d'après les dimensions des gouttes et leur vitesse.
Les différents types de pluies
Plus la pluie est forte avec de grosses gouttes rapides, moins elle dure. En revanche, les précipitations de longue durée ne sont pas aussi violentes, mais on a plus de pluie dense et fine.
En général, les gouttes de pluie ont un diamètre moyen compris entre 0,5 millimètre et 4 millimètres. Pour donner une idée plus précise, voici une approximation des diamètres de gouttes de pluie :
- Bruine : moins de 0,5 millimètre ;
- Pluie légère : 0,5 à 1,5 millimètre ;
- Pluie modérée : 1,5 à 3,5 millimètres ;
- Fortes averses ou orages : plus de 3,5 millimètres.
Formation de la pluie
Plusieurs situations météorologiques sont susceptibles d'amener de la pluie, mais dans la plupart des cas, c'est l'air chaud en mouvement qui tend à s'élever et a rencontré de l'air froid immobile.
Si l'air chaud est humide, il se rafraîchit, la vapeur d'eau se condense, il pleut. Il arrive parfois que l'air froid en mouvement heurte de l'air chaud immobile. L'air froid fait alors monter l'air chaud au-dessus lui entraînant, pour commencer, la formation de nuages, puis des précipitations qui peuvent parfois être très violente, par exemple les orages d'été.
La pluie est également due au choc entre une masse d'air et une montagne. L'air tend à remonter le long du versant au vent et créer l'effet de foehn avec des pluies intenses et prolongées.
La pluie verglaçante
La pluie verglaçante est un phénomène météorologique dangereux qui se produit lorsqu'il pleut pendant des périodes de temps froid, généralement à des températures juste en dessous de 0 °C . Lorsque la pluie tombe et entre en contact avec des surfaces à basse température, comme des routes, des trottoirs, des arbres ou des lignes électriques, elle peut geler instantanément, créant une couche de glace appelée verglas.
Mesure de la pluie
Quantitative
La mesure de la pluie, appelée pluviométrie, se fait avec un simple appareil nommé pluviomètre. Cette mesure correspond à la hauteur d'eau recueillie sur une surface plane ; elle s'exprime en millimètres, et parfois en litres par mètre carré (1 l/m2 = 1 mm). En station météo, cette mesure est faite quotidiennement.
Les pluies se caractérisent aussi par leur durée et leur fréquence tout au long de l'année.
Pour comparer la pluviosité de régions géographiques différentes, on utilise un cumul annuel de la quantité de pluie ; on l'exprime alors en millimètres par an (par exemple, environ 2500 mm/an en forêt tropicale humide, moins de 200 mm/an dans une zone désertique).
Qualitative
L'eau de pluie est initialement comparable à de l'eau distillée, mais en tombant elle se charge de différents éléments minéraux et polluants qui la rendent moins pure. Les poussières collectées par la pluie peuvent être suffisamment abondantes pour la teinter, ou la transformer en pluie de boue.
À cause de la pollution atmosphérique, elle peut renfermer de fortes concentrations d'acide sulfurique et acide nitrique. Dans ce cas, le pH de l'eau baisse de façon significative, jusqu'à atteindre un pH 3, avec des effets redoutables pour l'homme et l'environnement. On parle alors de pluies acides.
Les pluies acides
L'acidité d'une solution aqueuse est mesurée par son pH :
- une solution de pH < 7 est dite acide ; plus son pH s'éloigne de 7 (diminue) et plus elle est acide ;
- une solution de pH = 7 est dite neutre ;
- une solution de pH > 7 est dite basique ; plus son pH s'éloigne de 7 (augmente) et plus elle est basique.
Lorsque le pH diminue d'une unité (dans le domaine acide), l'acidité de la solution est multipliée par 10. Ainsi, une solution de pH = 3 est 10 fois plus acide qu'une solution de pH=4, 100 fois plus acide qu'une solution de pH=5.
Dans des conditions normales, le pH de l'eau de pluie se situe autour de 5,6 (mais peut osciller entre 3,8 et 8 : elle est donc naturellement légèrement acide, en raison essentiellement de la solvatation de dioxyde de carbone atmosphérique, qui forme de l'acide carbonique H2CO3.
L'activité humaine augmente l'acidité des pluies et les rend nocives. Les émissions anthropiques, c'est à dire de l'homme (industrie, chauffage, circulation automobile...) et les émissions naturelles (émissions volcaniques soufrées, oxydes d'azote produits par la foudre, gaz issus de certaines formes de décomposition biologique terrestres, ou émis par les océans, feux de forêt...) rejettent dans l'atmosphère du dioxyde de soufre, de l'oxyde d'azote, de l'acide carbonique et chlorhydrique. Tous ces gaz en contact des pluies augmentent leur acidité.
Sur les bâtiments, l'acidité des pluies accélère l'érosion naturelle du calcaire, ainsi que de certains métaux. Les eaux et sols acidifiés libèrent plus facilement les métaux lourds ou métalloïdes contenus dans les sédiments et les sols des berges, qui peuvent alors contaminer l'écosystème et/ou affaiblir les arbres. La faune la plus touchée est la faune aquatique qui subit directement les effets de l'acidification des lacs et des cours d'eau. La chaîne alimentaire est alors touchée.
Les pluies acides peuvent provoquer chez l'homme des problèmes respiratoires tels que l’asthme ou la bronchite. Elles peuvent également contaminer l’eau potable.
La bruine
La bruine est une forme de précipitations sous forme de fines gouttelettes d'eau qui se forment dans les nuages de basse altitude. Ces gouttelettes ont un diamètre de 0,2 à 0,5 mm, ce qui les rend beaucoup plus petites que les gouttes de pluie classiques. En raison de leur taille réduite, elles restent souvent en suspension dans l'air et peuvent donner une impression de "brouillard mouillé".
Formation de la bruine
La bruine se forme lorsque de l'air humide en surface monte dans l'atmosphère et se refroidit, provoquant la condensation de la vapeur d'eau en fines gouttelettes. Contrairement aux pluies abondantes, la bruine est généralement associée à des nuages bas et épais, tels que les stratus et les nimbostratus.