Pluie

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Pluie tombant dans une rue de Kolkata en Inde.

La pluie est un phénomène naturel par lequel des gouttes d'eau tombent du ciel vers le sol. Il s'agit de la forme la plus commune de précipitation sur Terre, et son rôle est prépondérant dans le cycle de l'eau.

La pluie se forme à partir de la condensation de la vapeur d'eau qui a été évaporée par le Soleil, et s'est condensée dans un nuage par le refroidissement adiabatique dû au mouvement ascendant de l'air. On parle de pluie chaude quand les gouttes de pluie se sont entièrement formées dans un nuage au-dessus du point de congélation et de pluie froide quand elles sont le résultat de la fonte de flocons de neige quand l'air passe au-dessus de zéro degré Celsius en altitude.

Histoiremodifier | modifier le code

Au IIIe siècle av. J.-C., dans son traité Sur le feu, Théophraste pense que c’est le choc des nuages contre les montagnes qui produit la pluie.

Formationmodifier | modifier le code

Tailles des gouttes d'eau :
A) En réalité, les gouttes d'eau n'ont pas la forme 'classique'.
B) Les gouttes très petites sont presque sphériques.
C) Le dessous des gouttes plus grandes s'aplatit par la résistance de l'air, et donne l'apparence d'un petit pain de hamburger.
D) Les grandes gouttes ont beaucoup de résistance à l'air, ce qui les rend instables.
E) Les gouttes très grandes sont divisées par la résistance de l'air.
Article détaillé : Précipitation.

L'eau qui forme la pluie provient de l'évaporation de l'humidité qui existe dans la nature et plus particulièrement des grandes étendues d'eau (lacs, mers, etc.). Cette vapeur d'eau se mélange à la masse d'air. Lorsque l'air s'élève à cause des mouvements de l'atmosphère, il se refroidit par détente. La vapeur d'eau contenue dans l'air se condense autour de noyaux de condensation (poussières, pollens et aérosols) lorsqu'une légère sursaturation est atteinte. Ces gouttelettes donnent des nuages1.

Dans un nuage chaud, les gouttes d'eau grossissent par condensation de la vapeur d'eau qui les entoure et coalescence avec d'autres gouttelettes2. La pluie est polydisperse : la taille des gouttes varie du dixième de millimètres à quelques millimètres (en moyenne 1 à 2 mm). Aucune goutte ne dépasse 3 mm, au-delà elles se pulvérisent3. Néanmoins, certaines gouttes peuvent dépasser cette taille par condensation sur de grandes particules de fumée ou par des collisions entre les gouttes de régions proches d'un nuage à très forte saturation. Le record atteint (10 mm) a été enregistré au-dessus du Brésil et dans les Îles Marshall en 20044. Quand elles sont trop lourdes (environ 0,5 mm de diamètre) pour être soutenues par le courant ascendant, elles tombent, formant ainsi une pluie.

Dans un nuage froid, les gouttelettes peuvent rencontrer un noyau de congélation et se transformer en cristaux de glace. Ces derniers grossiront par condensation mais surtout par l’effet Bergeron, soit la cannibalisation des gouttes surfondues les entourant5. Ils finissent eux aussi par tomber en capturant des flocons plus petits pour augmenter leur diamètre. Lorsqu'ils passent dans de l'air au-dessus du point de congélation, les flocons fondent et continuent leur croissance comme les gouttes des nuages chauds. Des variations de température sur le parcours de la pluie peuvent occasionner d'autres formes de précipitations : pluie verglaçante, grêle ou grésil.

Rideau de pluie sous un ciel orageux dont une partie forme de la virga.

Selon l’humidité relative de l'air rencontré sous le nuage, la goutte de pluie peut s'évaporer et seulement une partie atteint le sol. Quand l'air est très sec, la pluie se vaporise entièrement avant d'atteindre le sol et donne le phénomène nommé virga. Cela se produit souvent dans les déserts chauds et secs mais également partout où la pluie provient de nuages de faible extension verticale.

Il est possible de créer des pluies artificielles par nucléation des gouttes d'eau à l'aide d’un produit chimique d’ensemencement dispersé à hauteur des nuages par avion ou fusée. Dans les pays industriels ou développés, le régime hebdomadaire des pluies est modifié par la pollution (qui est moindre le week-end) car celle-ci, notamment lorsqu'elle est riche en aérosols soufrés qui contribuent à nucléer les gouttes d'eau. Les modifications climatiques globales perturbent aussi probablement le régime mondial des pluies mais d'une manière qui n'est pas encore clairement comprise en raison de la grande complexité des phénomènes météorologiques.

Mesures quantitativesmodifier | modifier le code

Pluie tombant dans une flaque d'eau.

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 mètres carré (1 litre/m2 = 1 mm). On sépare l'intensité de la pluie en pluie faible (trace à 2 mm/h), modérée (2 mm/h à 7,6 mm/h et forte (plus de 7,6 mm/h)6. En station météorologique, cette mesure est faite quotidiennement, à chaque heure ou instantanément selon le programme de la station.

La mesure par pluviomètre est ponctuelle et ne donne que de l'information à une faible distance de la station. Pour connaître les quantités de pluie qui tombent sur une région ou un bassin hydrologique, la mesure par radar météorologique est utilisée. Le faisceau radar est retourné en partie par les gouttes d'eau et en calibrant ce retour, il est possible d'estimer les quantités de précipitations qui tombent sur la région de couverture de l'appareil. Ces données sont sujettes à différents artéfacts qui une fois enlevés peuvent donner une bonne estimation jusqu'à environ 150 km du radar.

Les pluies se caractérisent aussi par leur durée et leur fréquence tout au long de l'année. Ces données sont notamment utilisées afin de dimensionner les réseaux d'assainissement des villes. 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 2 500 mm/an en forêt tropicale humide, moins de 200 mm/an dans une zone désertique et le phénomène de la mousson amène de lourdes précipitations qui peuvent engendrer une moyenne annuelle avoisinant les 10 000 mm, concentrés sur quelques mois7).

Qualité des pluiesmodifier | modifier le code

Comme les autres hydrométéores (rosée, brume, givre, condensations), l'eau de pluie est initialement réputée pure ; mais en se formant et tombant elle se charge de différents éléments minéraux et polluants (solubilisés, inclus dans les gouttelettes ou collés à leur surface) qui la rendent moins pure et parfois non potable, voire très polluée (pluies acides).
En particulier le début d'une averse est souvent chargé en polluants (lessivage des particules et gaz solubles présents dans l'air traversé par la pluie, s'ajoutant aux molécules déjà éventuellement solubilisées dans les nuages). Localement certaines conditions peuvent induire un phénomène de "pluie de mercure".

De nombreuses études ont montré que les brumes8 ou pluies pouvaient contenir des quantités significatives de pesticides9,10. En France, une première étude de l'Institut Pasteur11,12,13 s'est basée sur un recueil automatique et l'analyse de toutes les pluies tombées durant deux ans (fin juin 1999 à novembre 2001) sur cinq sites (littoral, ville dense, urbain moyen, et zone rurale) en Région Nord-Pas-de-Calais. Sur environ 80 molécules recherchées, plus d’une trentaine ont été trouvées, dont Atrazine, isoproturon et diuron surtout, mais pour des raisons de coûts, le glyphosate et le lindane n'ont par exemple pas été recherchés. De mai à mi-juillet, toutes les pluies contenaient de faibles quantités de pesticides, surtout en zone agricole, mais aussi, à moindre dose sur le littoral ou au centre de Lille où le Diuron était très présent, alors que peu utilisé par l’agriculture (il pourrait provenir des peintures et produits de traitement des toitures (anti-mousse, anti-lichens). Environ la moitié des pluies présentaient des traces des 80 pesticides recherchés, et près de 10 % en contenaient des taux supérieurs à un microgramme /litre. Il n'existe pas de normes de référence pour les eaux de pluies. Si l'on se réfère aux normes "eau potable", 70 % des échantillons de pluies étaient sous le seuil des concentrations maximales admissibles. Cependant, ponctuellement et durant une période réduite des échantillons présentant des valeurs jusqu’à seize fois supérieures à cette référence ont été mesurés ; c'est-à-dire que localement et quelques jours par an, les taux de pesticides semblaient assez élevés dans la pluie pour avoir un effet écotoxique direct14. Seules les molécules solubles dans l’eau ont été recherchées, mais les pluies pourraient en contenir d'autres, adsorbées sur des poussières ou particules fines. La pluie peut aussi contenir des eutrophisants (azote très soluble dans l'eau sous forme de nitrates ; d'origine agricole notamment, mais également industrielle, ou indirectement à partir des émissions automobile et d'autres processus de combustion).
En lessivant l'air, les pluies contribuent à la pureté naturelle de l'atmosphère, mais peuvent contaminer les eaux de surface où s'abreuvent de nombreux animaux15.

Localement, ou dans certaines circonstances (après une tempête de sable), les poussières collectées par la pluie (ou la neige) peuvent être assez abondantes pour la teinter, ou la transformer en pluie de boue ; Les particules riches en oxyde de fer ont pu donner naissance aux légendes de pluies de sang ; Des pluies de sable viennent du Sahara.

En France métropolitaine, la qualité des pluies évolue16. Elle est notamment suivie par le dispositif MERA 17. Dans les années 1990, le pH des pluies était encore nettement acide, variant de 4,7 à 5,5 selon les stations, avec des valeurs plus acides les cinq dernières années de 1995 à 200018.
La déposition d'ions H+, variait de 5 à 25 mg/m²/an, plus élevée dans l'est et le nord de la France et en légère augmentation vers la fin de cette décennie d'observations18. Les taux nitrates dissous dans la pluie sont restés stables (moyenne de 0.2 à 0.3 mg de nitrate par litre de pluie, avec cependant des teneurs beaucoup plus élevées dans le nord du pays (dépôt de 10-400 mg d'Azote/m²/an)18. Les taux d'ammonium ont diminué (tombant à 0.3 à 0.7 mgN/L, mais avec des valeurs plus élevées dans le nord). Avec les fuels désoufrés et le recul du charbon, les sulfates ont diminué, chutant à 0.6 à 0.4 mg de soufre par litre en moyenne18. Les pluies peuvent aussi contenir des métaux et des radionucléides, notamment suivis via le réseau BRAMM (bioindication par les bryophytes)19. Le réseau RENECOFOR (REseau National de suivi à long terme des ECOsystèmes FORestiers) apporte des données complémentaires pour les pluies en forêts. Quand l'analyse n'est pas faite rapidement et in situ, des protocoles spéciaux doivent être mis en place pour l'échantillonnage, le stockage et le transport20.

Culturemodifier | modifier le code

L'attitude des populations vis-à-vis de la pluie diffère selon les régions du monde. Dans les régions tempérées, comme l'Europe, la pluie a une connotation triste et négative — « Il pleure dans mon cœur comme il pleut sur la ville », écrivait Paul Verlaine — alors que le soleil est synonyme de joie. En marge de cette vision traditionnellement négative de la pluie, elle est parfois associée à des valeurs positives (apaisement, fertilité, propreté) ou esthétiques.

Dans les régions sèches, comme certaines parties de l'Afrique, de l'Inde, du Moyen-Orient, la pluie est considérée comme une bénédiction et reçue avec euphorie. Elle a un rôle économique fondamental, là où les cours d'eau sont rares et la distribution de l'eau potable et l'irrigation sont conditionnées par les précipitations.

Averse blanche à Shōno, estampe de Hiroshige.

De nombreuses cultures ont développé des moyens de se protéger de la pluie (imperméables, parapluies), et élaboré des systèmes de canalisation et d'évacuation (gouttières, égouts). Là où elle est abondante, soit par sa fréquence, soit par sa violence (mousson), les gens préfèrent instinctivement se mettre à l'abri.

L'eau de pluie bénéficie naturellement à l'agriculture et donc aux populations qui en dépendent. Elle peut être stockée pour faire face à des périodes sèches. Son acidité et la présence de poussières la rendent fréquemment impropre à la consommation, et nécessitent des traitements bien qu'elle est consommée telle quelle depuis toujours dans bien des endroits du monde y compris en France il y a peu.

L'urbanisation doit prendre en compte une gestion de la pluie. Les sols rendus étanches dans les villes nécessitent le développement de réseaux d'évacuation et d'assainissement. En changeant la proportion entre l'eau ruisselée et l'eau absorbée par le sol, le risque d'inondations est augmenté si les infrastructures sont sous-dimensionnées. Ces évacuations directement dans les cours d'eau contribuent grandement aux phénomènes de crues destructeurs.

Pluies extraterrestresmodifier | modifier le code

Sur d'autres planètes que la Terre, des pluies peuvent aussi exister. Ces précipitations liquides ne sont généralement pas d'eau mais peuvent être formées par des molécules très diverses. Par exemple :

Des « pluies » d'hélium pourraient également exister dans certaines zones des planètes géantes telles que Jupiter.

Autres usages du termemodifier | modifier le code

Dans le langage imagé, la pluie peut désigner une précipitation abondante d'objets, voire une abondance elle-même, comme dans le cas d'une pluie d'or. La pluie d'or est aussi l'apparence que Zeus a adoptée pour séduire Danaé.

Dans de nombreuses régions, la pluie est un phénomène météorologique d'une grande banalité. Ce caractère commun de la pluie se retrouve dans certaines expressions comme être né de la dernière pluie.

Référencesmodifier | modifier le code

  1. (fr) « Condensation », Comprendre la météo, Météo-France (consulté en 2009-09-12)
  2. (fr) « Coalescence », Comprendre la météo, Météo-France (consulté en 2009-09-12)
  3. David Quéré, Qu'est ce qu'une goutte d'eau ?, Éd Le Pommier, 2003
  4. (en) Paul Rincon, « Monster raindrops delight experts », British Broadcasting Company,‎ 2004 (lire en ligne)
  5. (fr) « Effet Bergeron », Comprendre la météo, Météo-France (consulté en 2009-09-12)
  6. Organisation météorologique mondiale, « Pluie forte », Eumetcal (consulté en 2011-05-29)
  7. (fr) « La mousson d'été en Inde », Glossaire météorologique, Météo-France (consulté en 2008-03-01)
  8. SCHOMBURG C. J., GLOTFELTY D. E. and SEIBER J. N., 1991, Pesticide occurrence and distribution in fog collected near Monterey California, Environ. Sci. Technol., 25, 1, 155-160
  9. SANUSI A., MILLET M., MIRABEL P., WORTHAM H., 1999, Gas-particle partioning of pesticides in atmospheric samples, Atmospheric Environment, 33, 4941-4951
  10. SCHEWCHUK S. R., 1982, A study of the atmosphere as a dynamic pathway for the accumulation of crop applied pesticides. SRC Technical Report. Saskatoon, Saskatchewan, Saskatchewan Research Council
  11. Étude (PDF) Produits phytosanitaires dans les eaux de pluie de la Région Nord – Pas-de-Calais, Institut Pasteur
  12. Diren Nord Pas de Calais, Dossier de presse "Présence de produits Pesticides (dont phytosani-taires) dans l’eau de pluie" ; Communication de l'État et du Conseil Régional avec la contribution de l’Institut Pasteur de Lille, responsable scientifique de l’étude, et de l’Agence de l’Eau
  13. Info pesticide, http://uipp-portail.eclosion-cms.net/Espace-professionnel/Actualites-phytopharmaceutiques/Revue-de-presse/Sur-les-phytopharmaceutiques-la-sante-et-l-environnement/Des-pesticides-dans-la-pluie-l-Institut-Pasteur-de-Lille-confirme "Des pesticides dans la pluie : l'Institut Pasteur de Lille confirme"], revue de presse, [11/12/2002]
  14. Exemple : Une étude française sur les pesticides dans l'eau de pluie
  15. THURMAN E. M., GOOLSBY D. A., MEYER M. T. and KOLPIN D. W., 1991, Herbicides in surface waters of the midwestern United States. The effect of spring flush, Environmental Science and Technology, 25, 1794-1796
  16. P. SICARD, P. CODDEVILLE, S. SAUVAGE, J.-C. GALLOO,, Trends in chemical composition of wet-only precipitation at rural French monitoring stations over the 1990-2003 period Water Air and Soil Pollution, Vol 7, N°1-3, pp 49-58, March 2007
  17. Dispositif de MEsure des Retombées Atmosphériques humides ; géré par l’école des Mines de Douai et financé et coordonné par l'ADEME. Base de donnée accessible gratuitement, sur demande et pour usages non commerciaux via www.atmonet.org
  18. a, b, c et d ADEME/OPAL, Dispositifs de surveillance MERA/EMEP ; Composition des précipitations 1990-2000 (MERA/EMEP), consulté 2012-06-17
  19. LEBLOND, S ; LAFFRAY, X ; GALSOMIÈS, L ; GOMBERT-COURVOISIER, S (2011), Le dispositif BRAMM : un outil de biosurveillance de la qualité de l'air ; Journal/revue Pollution Atmosphérique Climat, Santé, Société ; Hors série "Biosurveillance de la pollution atmosphérique" ; pp 49-53
  20. E.TISON, S.SAUVAGE, P.CODDEVILLE, Mise au point d'un système de prélèvement pour l'échantillonnage des espèces soufrées, nitrées et ammoniaquées par filterpack, Rapport final relatif au contrat n°0662C0095, Février 2008

Voir aussimodifier | modifier le code

Bibliographiemodifier | modifier le code

Articles connexesmodifier | modifier le code

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