• Les tornades

    Nature insolite

    Les tornades, vortex naturels

    Une tornade (de l'espagnol tornado, dérivé du verbe tornar, tourner) est un vortex (tourbillon) de vents extrêmement violents, prenant naissance à la base d'un nuage d'orage (cumulonimbus) lorsque les conditions de cisaillement des vents sont favorables dans la basse atmosphère. De très faibles tornades peuvent également se développer sous des nuages d'averses (cumulus bourgeonnant).

    Ce phénomène météorologique a un pouvoir destructeur supérieur à celui d'un cyclone tropical au mètre carré, mais est de durée et d'étendue limitées : il concerne un corridor de quelques centaines de mètres de large sur quelques kilomètres de long. Certaines tornades ont engendré les vents les plus forts signalés à la surface du globe. Elles tuent chaque année de 300 à 400 personnes (selon une estimation de l'Organisation météorologique mondiale), dont 150 aux États-Unis.  

    Les tornades, faibles ou fortes, ont des caractéristiques propres et sont jugées par leur intensité (Échelle de Fujita), non par leur dimension. C'est pourquoi l'expression « mini-tornade », souvent employé dans les médias, est à proscrire. Il s'agit le plus souvent en effet d'un terme fourre-tout qui est utilisé pour décrire tout dommage par le vent et très localisé, sans tenir compte du mécanisme causal. Il confond le plus souvent des phénomènes aussi différents que des rafales descendantes sous orages, des grands vents synoptiques et de faibles tornades.

    Les tornades ont depuis longtemps défrayé la chronique et certaines ont été retenues par l'Histoire, même avant d'être appelées de ce nom. Par exemple, Grégoire de Tours décrit un événement survenu dans la vallée de la Loire au VIe siècle qui semble correspondre au phénomène : « le vent du midi souffla sur le pays avec tant de violence qu’il renversa les forêts, abattit les maisons, arracha les haies, et fit périr des hommes même enlevés dans un tourbillon qui parcourut en largeur un espace de près de sept arpents. On n’a pu savoir ni estimer jusqu’où s’était prolongé son passage ».

    Une tornade se développe près du courant ascendant d'un orage se trouvant dans un environnement où les vents dans les premiers kilomètres de l'atmosphère changent non seulement de force, mais également de direction avec l'altitude. Les orages supercellulaires sont le plus souvent associés à des tornades en raison de la configuration particulièrement bien cisaillée des vents autour de ces derniers. Cependant, les vents descendants de lignes de grains ou les fronts de rafales entre les cellules d'orages multicellulaires peuvent aussi interagir pour en produire. Il arrive même parfois que de faibles tornades se développent dans le courant ascendant d'un cumulus bourgeonnant. Les cyclones tropicaux, où l'on retrouve des orages, sont également accompagnés de tornades lorsqu'ils entrent sur terre.

    On parle de tornade si l'air en rotation entre en contact avec la terre ferme ; lorsque le phénomène ne touche pas le sol, on parle simplement d'un entonnoir nuageux. Lors d'un contact sur l'eau plutôt que sur le sol, on parle alors de trombe marine. Lorsque l'on observe des trombes marines se former en l'absence de nuages de convection, il s'agit d'un phénomène similaire à un tourbillon de poussière sur la terre ferme.

    La vitesse de déplacement d'une tornade qui touche le sol est très variable mais peut atteindre 100 kilomètres par heure. L’entonnoir se déplace de façon sinueuse, généralement du sud-ouest vers le nord-est (hémisphère nord), mais peut changer de direction de façon soudaine.
    Pression atmosphérique.

    La pression dans le cœur peut être inférieure de 10 % à celle de l'atmosphère environnante (à peu près la même différence qu'entre la pression au niveau de la mer et à une altitude de 1 000 mètres). Cette différence de pression serait suffisante pour créer une implosion en passant directement sur une habitation mais les vents qui la précède causent en fait les dommages comme mentionné dans la section sur les dégâts.

    Le vortex a généralement (mais pas toujours) la forme d'un nuage en entonnoir (le tuba) qui s'étend parfois jusqu'à terre. Ce tuba ne se forme que si la chute de pression dans le cœur dépasse une valeur critique, qui est fonction de la température et de l'humidité relative de l'air entrant.

    Quand l'air pénètre dans la zone de basse pression, il se dilate et se refroidit. S'il se refroidit suffisamment, la vapeur d'eau qu'il contient se condense en gouttelettes. Plus l'air entrant est chaud et sec, plus la chute de pression doit être grande pour que la condensation puisse avoir lieu et que le tuba se forme. Parfois le tuba de condensation ne se constitue pas et l'on ne devine la présence de la tornade que par la poussière et les débris qu'elle emporte.

    Le tuba mesure de quelques dizaines de mètres à plusieurs kilomètres de long et, au point de contact avec le nuage générateur, son diamètre est compris entre quelques mètres et quelques centaines de mètres. Généralement il a une forme conique, mais les tornades très fortes engendrent des colonnes cylindriques courtes et larges. On distingue aussi, assez souvent, de longs tubes qui ressemblent à des cordes et qui serpentent horizontalement.

    Au cours de la brève existence d'une tornade (jamais plus de quelques heures), la taille et la forme du tuba peuvent beaucoup changer et refléter les variations d'intensité des vents ou des propriétés de l'air entrant. La couleur du tuba varie du blanc sale au gris et même au gris bleu foncé lorsqu'il est constitué principalement de gouttelettes d'eau ; quand le cœur se remplit de poussière, le tuba prend une teinte originale, comme par exemple la couleur rouge de l'argile de certaines régions. Les tornades peuvent aussi être bruyantes, tel un rugissement parfois. Ce rugissement résulte de l'interaction turbulente des vents violents avec le sol.

    Les tornades se produisent dans de nombreuses régions du monde. Il existe une corrélation entre la localisation des zones agricoles et l'occurrence de tornades. Elles sont également plus nombreuses dans certaines zones au climat subtropical humide. Étant donné que l'humidité est un facteur important de développement des orages violents qui causent les tornades, cette relation se comprend aisément. Cependant, elles ne se produisent que là où les conditions de cisaillement des vents sont favorables ce qui veut dire que les plus puissantes ne sont pas nécessairement dans les milieux les plus humides. Les zones rurales comme les villes peuvent subir ce phénomène. Les États-Unis d'Amérique subissent le plus grand nombre de tornades et elles ont tendance à y avoir une très forte intensité[5]. De 800 à 1 200 tornades sont observées chaque année dans ce pays et une vingtaine atteignent le degré F4 ou F5.

    La plus grande densité absolue de tornades au monde se trouve en Floride, bien que celles-ci soient généralement de faible à moyenne intensité. Cependant, la zone la plus active est la région du bassin du fleuve Mississippi et des Grandes Plaines. Les tornades y sont en général très puissantes. Les États du Texas, de l'Oklahoma, du Kansas et du Nebraska ont d'ailleurs acquis le surnom de « Tornado Alley » avec un tiers des tornades aux États-Unis.

    Cette zone est particulièrement exposée parce que l'air chaud et humide du Golfe du Mexique, près du sol, y rencontre de l'air sec et frais en altitude venant des montagnes Rocheuses et du Canada. Le tout donne naissance (voir Explication du phénomène, ci-dessous) à des orages violents comprenant une circulation mésocyclonique. Cette zone s'étend en fait jusqu'aux Prairies canadiennes.

    D'autres régions du monde rapportent fréquemment des tornades, celles-ci comprennent : le sud de l'Afrique ; certaines portions de l'Argentine, du Paraguay et du sud du Brésil ; la grande plaine du nord de l'Europe, notamment en Allemagne et en Pologne ; l'Austalie et la Nouvelle-Zélande et le delta du Gange. Sur l'image de droite, le lecteur peut voir cette distribution ainsi que sa relation avec les zones agricoles et donc avec la disponibilité d'humidité.

    C'est aux Pays-Bas que l'on retrouve la plus grande densité nationale de tornades signalées avec 0,00048 par kilomètre carré (20 tornades par année)[9]. Le Royaume-Uni vient ensuite avec une densité de 0,00013 (33 tornades annuellement)[9]. Ces tornades sont généralement de faible intensité, le plus souvent des F1. Par densité nationale, suivent dans l'ordre :

        * Le Bangladesh
        * L'Inde
        * L'Argentine
        * L'Italie
        * L'Australie
        * La Nouvelle-Zélande
        * L'Afrique du Sud
        * L'Allemagne
        * L'Estonie
        * L'Uruguay

    Dans les climats favorables mentionnés antérieurement, on retrouve certaines grandes villes qui rapportent un bon nombre de tornades dans leur région métropolitaine. On peut citer surtout Miami, Oklahoma City, Dallas et Chicago aux États-Unis ainsi que Dhâkâ en Asie. Dans une moindre mesure, il y a Barcelone, Londres et l'aire urbaine d'Amsterdam en Europe. Les villes ne sont cependant pas plus touchées que les zones rurales mais certains micro-climats et effets locaux peuvent favoriser les tornades. 

    Climatologie

    Une tornade peut survenir à tout moment de l’année, mais on les observe le plus souvent à la fin du printemps et en été. Aux États-Unis, les études ont montré que 54 % des tornades ont lieu au printemps et 27 % en été. Ces pourcentages sont reliés à la disponibilité des éléments nécessaires à la formation d'orages violents et varieront selon l'endroit. De manière générale, l'occurrence maximale de tornades se déplace du sud vers le nord avec le réchauffement et l'apport d'humidité (hémisphère nord). Ainsi le plus haut pourcentage sera en mai dans le sud de la Tornado Alley, au début de l'été autour des Grands Lacs et en juillet-août dans le sud du Québec.

    La même variabilité se retrouve dans le reste du monde. On peut parler par exemple de la France où le phénomène est relativement rare mais existe. Selon une étude de Jean Dessens du laboratoire d'aérologie de l'Université Paul Sabatier et de John T. Snow du département des sciences de la Terre et de l'atmosphère de l'Université Purdue (États-Unis), durant la période de 1680 à 1988 on a recensé en France 107 trombes de classes F2 et plus dans l'échelle de Fujita. On les retrouve surtout de juin à août entre 16h et 19h TU. La région à plus fort risque se situe dans le quart nord-ouest de la France (comme ce cas du 3 août 2008 dans la région de Maubeuge qui fit 3 morts et 9 blessés), avec un deuxième secteur plus restreint près de la côte méditerranéenne. La moyenne est de deux tornades de ce type chaque année et le risque en un point du territoire français est environ 15 fois plus faible que dans les grandes plaines des États-Unis.

    Naturellement, la fréquence des tornades plus faibles est plus grande. Par exemple, le phénomène est surtout observé en France dans les zones côtières pendant la saison froide de novembre à mars, et dans l'intérieur du pays pendant la saison chaude d'avril à octobre. Il survient en général lorsque de l'air maritime atlantique à moyenne altitude recouvre une couche de surface d'origine méditerranéenne. L'instabilité dans la couche de surface se développe pendant le passage de l'air au-dessus du sud de la France. Des études de cas suggèrent que les trombes ne se forment que si l'instabilité dans la couche de surface est encore augmentée par un réchauffement et une humidification localisés. La formation d'une dépression secondaire sur ou à proximité d'un front froid en provenance de l'ouest constitue une condition favorable supplémentaire au déclenchement d'orages à tornades. Ces conditions sont similaires à celles décrites dans la section formation et peuvent être étendues à plusieurs pays de l'Europe de l'Ouest. 

    La tornade la plus meurtrière s'est produite au Bangladesh le 26 avril 1989 dans la région de Daultipur-Salturia. Elle tua environ 1 300 personnes. La plus importante éruption de tornades s'est produite les 3 et 4 avril 1974. On a rapporté 148 tornades individuelles durant cet événement appelé le Super Outbreak. Elles ont affectées une large portion du Midwest américain et de l'extrême sud de l'Ontario au Canada sur une période de 18 heures. Un nombre record de celles-ci ont été extrêmement violentes dont six F5 et vingt-quatre F4. On a dénombré à un moment donné seize tornades touchant le sol en même temps.

    À 18:54, un radar météorologique Doppler mobile détecta des vents de 484 km/h +/- 32 km/h à une hauteur de 32 mètres au-dessus du sol dans la tornade F5 qui frappa Moore en banlieue de Oklahoma City durant les tornades de l'Oklahoma du 3 mai 1999 ,. Il s'agit du record de vents mesurés dans une tornade. Cependant, les vents au sol ont pu être plus faibles à cause de la friction, mais aucun anémomètre ne se trouvait sur son passage pour le confirmer.

    Les forts courants ascendants et les vents jusqu'à plus de 240 km/h dans la tornade peuvent soulever et projeter les débris à grande distance: une tornade à Great Bend, Kansas, le 15 novembre 1915, détient le record. Elle a provoqué une pluie de débris à 130 km de la ville. Un sac de farine a été retrouvé à 177 km de celle-ci et un chèque de la banque Great Bend fut découvert à 491 km de là. 

    (source : wikipedia )

     

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