À l'exception des États du sud-ouest et de l'extrême sud, l'hiver aux États-Unis signifie au moins quelques chutes de neige. Accueillie par les enfants et les amateurs de sports d'hiver, la neige, c'est aussi des problèmes de circulation et de dégagement des trottoirs. Les blizzards peuvent tout arrêter et causer des pertes en vies humaines et en biens. La formation de neige a beaucoup en commun avec la formation de pluie et commence par des gouttelettes d'eau. Ceux-ci gèlent en différentes formes de cristaux de neige en fonction de la température et des conditions atmosphériques.
Conditions de base
Les tempêtes de neige hivernales surviennent lorsqu'une masse d'air chaud et humide s'élève de la surface de la Terre dans les couches plus froides de l'atmosphère. Plusieurs scénarios sont possibles: Une masse d'air chaud et humide peut entrer en collision avec une masse d'air froid, forçant l'air chaud au-dessus de l'air froid. L'air chaud peut également se rafraîchir en remontant une pente de montagne. Un troisième mécanisme est appelé « neige à effet de lac » et se produit lorsque de l'air froid et sec se déplace au-dessus d'un lac et pousse la vapeur d'eau plus chaude vers le haut. L'air plus chaud qui s'élève et qui contient de la vapeur d'eau forme un nuage.
Formation de gouttelettes d'eau
Les nuages se forment lorsque la vapeur d'eau se transforme en eau liquide par condensation. Pour que la condensation se produise, une particule ou une surface solide est nécessaire. Pensez à la formation de rosée sur l'herbe. Les gouttelettes d'eau dans la masse d'air de refroidissement se condensent autour de minuscules particules dans l'atmosphère, telles que la suie, le pollen, la poussière ou la saleté. Au fur et à mesure que le nuage contenant des gouttelettes d'eau s'élève dans des couches plus hautes et plus froides de l'atmosphère, ou que de l'air plus frais pénètre pour abaisser la température, les gouttelettes d'eau gèlent en glace et des cristaux de neige se forment.
Formation de cristaux de neige
Les températures de la haute atmosphère où les gouttelettes d'eau se produisent doivent être froides pour la formation de cristaux. Des cristaux de glace commencent à se former lorsque la température des nuages atteint environ -10 degrés Celsius (14 degrés Fahrenheit) ou moins. Les cristaux de neige individuels se développent en entrant en collision les uns avec les autres pour former de plus gros cristaux de neige symétriques, qui tombent lorsqu'ils deviennent lourds. L'air qui se situe entre 0 et 2 degrés Celsius (32 à 35 degrés Fahrenheit) apporte généralement les plus fortes chutes de neige. Les cristaux changent de forme au fur et à mesure qu'ils tombent en fonction des températures qu'ils rencontrent, mais ils gardent une forme hexagonale avec des bras identiques car chaque bras rencontre les mêmes conditions. La température du sol est également importante pour la formation de la neige, la neige ne se formant que lorsque le sol est inférieur à 5 degrés Celsius (41 degrés Fahrenheit).
Variations des cristaux de neige
Les formes des cristaux de neige dépendent de la température. De 0 à -4 degrés Celsius (32 à 25 degrés Fahrenheit), de fines plaques hexagonales se forment. Les aiguilles se forment de -4 à -6 degrés Celsius (25 à 21 degrés Fahrenheit) et les colonnes creuses se forment à -6 à -10 degrés Celsius (21 à 14 degrés Fahrenheit). Des plaques sectorielles ressemblant à des fleurs à 6 pétales apparaissent lorsque les températures sont comprises entre -10 et -12 degrés Celsius (14 à 10 degrés Fahrenheit). Les dendrites à six bras familières se produisent de -12 à -16 degrés Celsius (10 à 3 degrés Fahrenheit). De nombreux cristaux de neige peuvent se regrouper pour former un flocon de neige. La plupart des flocons de neige ont un diamètre de 1,3 cm ou moins (0,5 pouce), mais certains gros flocons mesurent près de 5 cm (2 pouces) de large.