- - Généralités sur les tornades - -

 

 

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Quelques définitions de phénomènes météorologiques pour avoir les idées claires

La Tornade :


Le terme de tornade vient de l’espagnol tornado participe passé de tornar, tourner ; et de tornada, l’orage.
Une tornade est un tourbillon atmosphérique de vents intenses d’axe quasi vertical qui s’étend comme une colonne d’air sous la base d’un nuage convectif développé (cumulonimbus).Elle est associée à des orages violents. Son faible diamètre a pour conséquence d’être un phénomène relativement violent. Il engendre par ailleurs, des dégâts considérables.
On remarque, comme on peut le voir sur le schéma, que les tornades se forment le plus souvent sous une partie surbaissée du nuage (le nuage-mur, wallcloud dans les publications anglaises) et, en regardant arriver l’orage, l’air paraît plus clair sur la gauche de la tornade, et plus sombre et nuageux sur la droite. La zone située à proximité du tuba est en général exempte de précipitations, mais de fortes chutes de pluie ou de grêle et de nombreux éclairs peuvent se produire dans le voisinage un peu plus lointain.
Les dimensions d’une tornade sont d’un ordre inférieur au kilomètre en vertical et à la centaine de mètre en horizontal Sa durée de vie est de l’ordre de la minute.
Sa vitesse de déplacement est de l’ordre de la dizaine de km/h tandis que la vitesse du vent n’a jamais été mesurée. Cependant les scientifiques estiment que les vitesses maximales atteintes sont d’environ 450km/h et les vitesses des courants ascendants peuvent atteindre 290km/h.
Elle peut provoquer des dégâts en moyenne sur une surface de 2km 50 m. Dans les cas extrêmes, la longueur et la largeur de cette surface peut dépasser les 150 km de longueur et les 4km de largeur.
Une caractéristique particulièrement impressionnante des tornades est le bruit très intense qu’elles émettent, aussi puissant selon les observateurs que celui d’un train lancé à grande vitesse ou d’un avion au décollage.
On mesure l’intensité des tornades grâce à l’échelle de Fujita.
 

Le cyclone :


A la différence de la tornade, il peut s’étendre sur plusieurs centaines, voire plusieurs milliers de kilomètres et il n’est engendré que par de forts gradients de pressions horizontaux entre deux régions du globe. De par ses grandes dimensions il est nettement plus sujet à la force de Coriolis, qui est la cause principale de la rotation de l’air ; si bien que son sens de rotation est contraire au sens des aiguilles d’une montre dans l’hémisphère Nord et inversement dans l’hémisphère Sud.

 

 

 

L’ouragan :


C’est le phénomène le plus dangereux de tous. Il a la force d’une tornade à l’échelle du cyclone. Cela s’explique par le fait qu’il est la combinaison des deux phénomènes de la tornade et du cyclone. A la fois des forts gradients de pressions et des conditions orageuses (cumulonimbus) sont à l’origine de cette tempête destructrice. Il est la cause d’importants raz de marée.

 

 

 

La Trombe :

 

 

 

 

La trombe est un phénomène très proche de la tornade qui se différencie de celle-ci essentiellement parce qu’elle a lieu au dessus de la surface de l’eau (lacs, mers, océans,…). Ses dimensions sont analogues à celles d’une tornade. Elle est en revanche moins intense et dure moins longtemps qu’une tornade.

Le tourbillon de poussière :

 

 

 

 

Souvent assimilé à une « mini-tornade » il diffère de la tornade sur de nombreux aspects. Particulièrement, les conditions météorologiques favorables à sa formation sont totalement différentes de celles de la tornade. Il survient sur une zone plane, sableuse et sèche par une journée ensoleillée et chaude créant une forte convection. Il est moins violent qu’une tornade mais aussi de dimensions plus petites.

Quelles sont les conditions météorologiques présentes lors de la formation d'une tornade ?

Les tornades prenant naissance dans les courants ascendants de violents orages, intéressons-nous en premier lieu aux causes de la formation de ces orages. Nous verrons ensuite l'aspect rotation.

 

 

La formation des orages :

Ils se forment dans une atmosphère instable, c'est-à-dire une atmosphère constituée de deux couches superposées, l’une d’air chaud et humide (couche inférieure), l’autre d’air froid et sec. Une fine zone d’inversion de température sépare ces deux couches. C’est une zone où la température augmente avec l’altitude. Elle a pour effet d’empêcher les mouvements de convection entre les deux couches (Voir schéma explicatif ci dessous). Au cours de la journée, le soleil chauffe l’air emprisonné entre la zone d’inversion et le sol. La zone d’inversion de température peut alors céder et laisser passer l’air chaud et humide au travers d’une brèche pour ainsi former de hauts nuages orageux. Le schéma ci-dessous explique ce phénomène.

 

(cliquez sur l'image pour l'agrandir)

 

Déclenchement de la rotation :


A présent, cherchons quels phénomènes conduisent à la formation d’une tornade c’est dire quelle est l’origine de l’intense vorticité verticale relevée au niveau d’une tornade. La rotation de la Terre sur elle-même est une source de vorticité verticale. Cependant, elle est très faible et donc doit être amplifiée par des phénomènes de convergence, ce qui nécessite des temps trop longs par rapport à la durée de vie des orages. De plus ,le sens de rotation des tornades ne dépend pas de l’hémisphère où elle est formée. Ainsi, la rotation de la Terre n’est pas la source de vorticité recherchée. C’est pourtant la seule source directe de vorticité verticale. Il existe, par ailleurs, des champs de vorticité horizontale bien plus intenses dans l’atmosphère produits par des cisaillements de vents horizontaux, et des recherches au cours des dix dernières années indiquent que la vorticité verticale présente dans les tornades résulte de l’inclinaison de la vorticité horizontale ambiante par le mouvement d’air ascendant créé par la situation orageuse.

Dans quelles régions du globe ces conditions sont elles regroupées?
 

 

Le phénomène de tornade est essentiellement enregistrée dans des régions du globe situées entre les latitudes 20° et 50°. Elles sont fréquentes dans des pays comme les Etats-Unis, l’Union soviétique, le Japon, Australie … Les tornades violentes se concentrent essentiellement aux Etats-Unis dans l’est des Rocheuses. Dans cette région elles ont une fréquence annuelle relativement importante car elle est de l’ordre de 5 à 10 tornades par an pour une surface de 26000 km2. Une partie de cette région porte même le nom de « Tornado Alley » ; région qui s’étend du Texas en traversant l’Oklahoma et le Kansas jusqu’à l’Iowa.
En hiver aux Etats-Unis, les tornades sont confinés dans les états du Sud, et généralement ont des durées plus longues à cause de courant d’air plus longs.

 

 
 

Les régions des Etats-Unis concernées sont le centre et le sud-Est (Nord du Texas, Oklahoma, Kansas, Nebraska, Missouri). Les conditions météorologiques que nous venons d’énumérer y sont regroupées essentiellement au printemps et moins fréquemment en automne. On y trouve en effet une répartition fortement instable de températures ainsi qu’un air humide. S’y heurtent, d’une part, la masse d’air froid polaire en provenance du Canada et dévié vers le sud-est par les rocheuses et, d’autre part l’air chaud en provenance du Golfe du Mexique. Cette rencontre est à l’origine d’un courant, appelé jet stream, parallèle au front qui est l’acteur du fort cisaillement des masses d’air en présence.

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