Dans la plupart des cas, la formation de brouillard est due au fait que la température de l'air atteint le point de rosée en raison d'un bilan radiatif négatif. Il en résulte une condensation qui se manifeste sous forme de brouillard. Le bilan radiatif négatif de la surface du sol entraîne son refroidissement. En conséquence, le flux thermique sensible refroidit également les couches d'air les plus proches du sol, de sorte que la formation de brouillard se produit toujours d'abord près du sol dans de tels cas. Il en résulte d'abord ce qu'on appelle le brouillard de rayonnement, voir illustration ci-dessous.
Les lambeaux de brouillard près du sol s'étendent ensuite pour former des bancs de brouillard, qui finissent par se regrouper pour former des nappes plus étendues, puis du brouillard.
Dans le même temps, l'épaisseur du brouillard augmente également, du fait que la couche de brouillard devient pratiquement opaque (imperméable à la lumière) pour le rayonnement à ondes longues. Ainsi, par temps clair, le refroidissement le plus important se produit directement à la surface du sol, mais en cas de brouillard, il se produit à la surface de celui-ci. Ceci conduit à son tour à une température au plus bas à la surface supérieure du brouillard en raison du bilan radiatif fortement négatif qui y règne, tandis que des turbulences apparaissent dans la couche de brouillard. Celle-ci se mélange alors selon l’adiabatique humide.
Formation de brouillard nocturne en raison d'un bilan radiatif négatif
Formation de brouillard au niveau du sol le soir
Le soir, le bilan radiatif négatif (flèche bleue) entraîne rapidement la formation d'une forte inversion au sol. La ligne rouge indique qualitativement l'augmentation de la température avec l'altitude. À un moment donné, le point de rosée est atteint, ce qui entraîne de la condensation et la formation de ce que l'on appelle le brouillard de radiation.
Augmentation de l’épaisseur de la couche de brouillard pendant la nuit
Le brouillard au niveau du sol va ensuite s'épaissir. Le niveau du bilan radiatif négatif se déplace alors en direction de la surface du brouillard, et la couche de brouillard commence à se mélanger selon l’adiabatique humide. La température augmente ainsi près du sol, tandis qu'elle diminue à la limite supérieure du brouillard (ligne rouge).
Une épaisse couche de brouillard le matin
Au cours de la nuit, la couche de brouillard continue de s'épaissir en raison du bilan radiatif toujours négatif à la surface du brouillard. Cependant, comme le volume du brouillard augmente, sa croissance ralentit. La température est la plus basse à la limite supérieure du brouillard, elle augmente vers le sol d'environ 0,6 degré/100 m (adiabatique humide).