Figure a : Pas de précipitation
Un nuage est initialement constitué de gouttelettes d’eau liquide en suspension dans l’atmosphère. Si le nuage est à température positive (nuage bas d’hiver, nuage moyen d’été), il ne renferme aucun cristal de glace. La vitesse de chute des gouttelettes étant presque nulle, elles s’évaporent avant d’arriver au sol. Le nuage passe, emporté par le vent, sans donner de pluie.
Figure b : Neige ou pluie
Par contre, si la partie la plus élévée du nuage atteint des régions de l’atmosphère où la température est négative, quelques cristaux de glace se forment autour de poussières aptes à favoriser la congélation. Ces poussières de nature particulière sont appelés noyaux de congélation ou noyaux glaçogènes et elles vont permettre la formation de précipitations pouvant atteindre le sol.
En effet, lorsque des gouttelettes d’eau liquide surfondue et des cristaux de glace cohabitent dans un nuage, les cristaux absorbent les gouttelettes et les transforment en glace. Si les cristaux sont rares, ils grossissent rapidement jusqu’à devenir des flocons de neige qui, en été, fondent en grosses gouttes de pluie. Plus nombreux, les cristaux pourront précipiter l’eau du nuage, mais leur taille restera faible : la pluie sera plus abondante mais constituée de petites gouttes.
Figure c : Orage à grêle
La formation de la grêle résulte de la combinaison du processus de croissance de quelques rares éléments glacés et de l’existence de courants ascendants assez forts pour maintenir ces éléments en suspension dans le nuage. La vitesse relative de chute entre les éléments glacés et les goutelettes d’eau permet une collecte rapide de l’eau des gouttelettes sur la glace et c’est donc par givrage que se produit la croissance des grêlons.