Comme tout le monde, je connais bien la neige mais omment se forment donc les flocons dans les nuages ?

La neige peut naître au sein des masses nuageuses ( mais ce n'est pas un automatisme, dites-le vous bien ) quand les températures sont négatives, condition sine qua non.

Mais comme tout le monde sait que les gouttelettes d'eau qui constituent le nuage peuvent rester à l'état liquide même par températures très négatives, il faut bien un déclencheur pour provoquer la formation de ces petites plumes blanches que nous aimons tellement voir tomber..... depuis notre enfance.

Pour passer de l'état liquide à l'état solide, il faut qu'il fasse tout de même assez froid

(environ -10°C, dit-on) et qu'il y ait dans l'atmosphère des particules solides qu'on appelle noyaux de congélation ( principalement des poussières) autour desquels les gouttelettes d'eau vont pouvoir se cristalliser ; c'est le même phénomène qui fait cristalliser les fines gouttelettes sur des objets gelés, ce que nous appelons le givre. Cest tout bête mais c'est ainsi que se produit la naissance de petites particules de glace  à partir desquelles vont se développer, en s'agglutinant,  les flocons de neige que nous verrons tomber.

Mais comment grandissent les cristaux de neige pour former parfois de gros flocons ?

Dans le nuage, constitué de gouttelettes d'eau, faut-il le rappeler ( faites un peu attention, svp !), se sont formés des cristaux de glace; coexistent donc les deux états de l'eau, solide et liquide, ce qui ne va pas sans poser de problème car il va se produire des réactions, vous l'imaginez bien. Les gouttelettes d'eau vont peu à peu se transformer en de nouveaux cristaux ou alors s'évaporer,  tout ceci au profit des cristaux de glace qui finissent par grossir, se multiplier et devenit majoritaires. Quand leur poids devient suffisamment important pour s'opposer aux mouvements ( souvent ) ascendants de l'air dans le nuage, ils tombent dans le « vide », comme de minuscules  parachutes, en virevoltant jusqu'au sol, enfin en principe ! Car tout dépend de leur consistance. La vitesse de  cette chute est d'abord très faible, de l'ordre de 1 à 2 mm/seconde, puis la chute s'accélère progressivement  pour atteindre 20 à 30 cm/seconde en moyenne au moment de toucher le sol; mais tout cela dépend toujours de la taille du flocon, de sa consistance (poudreuse, mouillée, granulée....). En sachant aussi que des flocons mouillées ont tendance à se coller les uns aux autres, à s'alourdir et à tomber beaucoup plus vite encore !

Mais il peut neiger en altitude et pleuvoir en plaine ?

Bien sûr, car la chute de neige n'est pas encore assurée de toucher le sol. La survie des cristaux de glace va dépendre de la température de l'air qu'ils vont traverser au fur et à mesure de la chute. Si la température reste négative jusqu'en-bas, alors arriveront au sol de  beaux flocons formés de cristaux plus ou moins gros, plus ou moins agglutinés, plus ou moins agités et transportés par le vent. Mais si la température devient  positive dans les quelques centaines de mètres à l'approche du sol, ils finissent par fondre (ou commencer à fondre) et transforment la chute de neige en une simple pluie, parfois encore mêlée aux flocons plus gros qui n'ont eu le temps de disparaître. Il est important de connaître  l'altitude de l'isotherme 0° pour être sûr de l'apparition de la neige à l'endroit où on l'attend. Selon l'importance de la chute de neige, de la vitesse du vent, de l'épaisseur de la couche d'air à température positive traversée et de la température du nuage d'origine, il arrive que la neige tombe avec des températures au sol largement positives, surtout au printemps au cours des giboulées !

Quelles formes ont les flocons ?

Observez de près la neige qui tombe et vous vous rendrez vite compte que les cristaux qui la composent présentent une myriade de formes et de tailles.  Trouver deux cristaux de neige parfaitement semblables est quasiment impossible même lors de la même chute de neige, donc  dans des conditions absolument identiques, c'est presque chercher une aiguille dans une botte de foin, avec le désavantage d'avoir affaire à une matière (le flocon) très instable (contrairement à l'aiguille qui reste solide à toutes températures). La forme des cristaux de neige fraîche dépend d'abord de la température au sein du nuage où ils se sont formés. En fonction de ce critère, les cristaux de neige vont prendre leurs formes : allongées (aiguilles, colonnes), plates (plaquettes),  et pour le cas le plus fréquent, une composition en forme  d'étoile que nous connaissons tous si bien depuis notre enfance. Pour obtenir nos plus beaux flocons « étoilés » la température  doit approcher les -15°C dans le nuage.

Mais les flocons ont souvent des formes plus compliquées !

Bien sûr, beaucoup d'autres formes sont possibles et on ne peut les citer tous dans ce petit article.

Mais je ferai une exception pour un type de flocon qui se fait souvent remarquer: c'est le cas des cristaux de neige roulée appelés aussi grésil « mou » ; on peut les reconnaître facilement à leur taille parfois imposante (jusqu'à 5/6 mm de diamètre) et surtout à leur aspect sphérique de «  billes blanches » . Ces cristaux tombent très souvent durant les averses sous les nuages qui ont un  fort développement vertical (cumulus ou cumulo-nimbus).

Ces cristaux sur lesquels d'autres chutes de neige vont rajouter des couches supplémentaires, sont souvent responsables , à cause de leur forme et  de leur résistance à la compression (elles ne se laissent pas écraser et n'évoluent que lentement contrairement aux autres formes de flocons),  de servir de piste de glisse aux avalanches en haute montagne.

Jean-Sébastien Beck

Dans l’après-midi du 10 janvier 1915 la ville de Berlin eut la surprise de vivre une chute de neige assez courte mais exceptionnelle car, parmi les flocons habituels, se trouvaient des flocons d’une dimension énorme, avec un diamètre allant de 8 à 10 cm ! Leur forme était ronde ou ovale et leurs rebords étaient courbés vers le haut pendant leur chute ; ces espèces d’OVNI de neige étaient si lourds qu’ils ne pouvaient pas virevolter comme les flocons normaux mais, au contraire, descendaient tout droit directement vers le sol, avec cependant un léger tremblement perceptible à leur passage. Les journaux à sensation de l’époque ( on est alors en pleine guerre mondiale) en firent des articles à sensation !

Ce n’était pas la première fois qu’un tel phénomène s’est produit sur la planète ! Vers midi le 7 janvier 1887, à Cheptown aux USA, ce sont des flocons de 9 cm qui commencèrent à tomber ; un habitant de la ville eut l’idée de prendre une soucoupe pour essayer d’en attraper quelques uns : il en captura dix et les pesa pour trouver un poids de seulement 1,4 g, ce qui est tout de même très léger pour une telle quantité.

Mais le record est tenu par la chute de neige de Fort Keogh dans le Montana le 28 février 1887 : les flocons étaient plus longs que large pour atteindre jusqu’à 38 cm; certains d’entre eux étaient également très épais, jusqu’à 20 cm, mais toujours assez légers aux dire de l’employé des Postes qui se trouvait là ! Cette chute de neige mémorable se produisit sur plusieurs kilomètres carrés autour du ranch de Matt Coleman ! Malheureusement il n’y eut pas de rapport précis établi à ce moment-là et l’on ne sait pas les effets qu’eurent ces gigantesques flocons en touchant le sol, les habitations ou les curieux venus admirer le phénomène !

Ces flocons gigantesques ne sont en réalité qu’un amalgame d’un nombre impressionnant de cristaux de glace de taille normale. Les flocons de neige habituels sont également formés de cette manière mais avec des diamètres et des épaisseurs assez restreints, souvent d’un millimètre. Pour des raisons encore mal expliquées, des flocons probablement devenus collants en passant dans des couches d’air moins froides et plus humides, ont fini par s’amalgamer en se soudant les uns aux autres par centaines ou par milliers pour former ces flocons monstrueux qui ont stupéfait ceux qui étaient présents lors de ces très, très rares chutes de neige à Berlin ou aux Etats-Unis.

Jean-Sébastien Beck