Définition:
Une tornade est un tourbillon de vents violents composé d’un tuba accordé à la base d’un cumulonimbus qui est un nuage orageux, s’accompagnant de pluie voire d’orage et de grêle. Elle peut s’élever et s'abaisser successivement et ne toucher le sol que de temps en temps, lorsque le tuba entre en contact avec le sol, un nuage de poussières et de débris appelé buisson se forme. Elles ont un pouvoir dévastateur très important que l’on peut mesurer à l’aide de l’echelle de Fujita.
échelle de Fujita :
Caractéristiques :
Dimension de la tornade
Diamètre à la pointe entre 15 et 30m
Diamètre de la tornade entre 15m et 1km
Hauteur environ 1km
Durée de vie
Entre 10 et 30min ou 1h pour les plus importante
Vitesse de déplacement
Entre 50 et 100km/h
Vitesse du vent dans la tornade
Entre 400 et 700km/h
Sens de rotation des vents
Dans l'hémisphère nord:
-à l'inverse des aiguilles d'une montre
Dans l'hémisphère sud:
-dans le sens des aiguilles d'une montre
Période de l'année propice aux tornades
Entre avril et septembre, mais principalement en mai et juin. Cependant, on peut en observer aux Etats-Unis tout au long de l'année. La durée moyenne de la saison des tornades est de 48 à 60 jours.
Pression dans le tuba
Peut être < 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). Autrement dit le passage de la tornade corresponde à une variation de pression qui peut atteindre 100 hPa.
Direction de déplacement de la tornade
En général, une tornade se déplace du sud-ouest vers le nord-est.
Longueur et largeur de la trajectoire
Environ 10 km de long et 100 m de large
Trajectoire des tornades :
Le chemin emprunté par une tornade ne dépend pas du relief mais de la vitesse de déplacement de l'orage et de la position du tourbillon par rapport au nuage. Une tornade qui prend naissance au centre du mésocyclone adopte une trajectoire rectiligne dans un orage rapide (1). Une trajectoire cycloïde dans un orage qui avance plus lentement (2). Une tornade qui se développe à la périphérie du nuage dure peu de temps, mais elle peut être suivie de plusieurs autres tornades, dessinant ainsi une trajectoire discontinue (3).
Répartition mondiale :
On en retrouve dans plusieurs pays du monde (Australie, Japon, Bengladesh, Europe de l'ouest, Afrique du sud,...), mais là où les tornades sont les plus fréquentes, c'est dans le centre de l'Amérique du Nord, à l'est des Rocheuses avec près de 1000 tornades par an. Cette zone est fortement touchée car l'air froid des pôles descend vers l'équateur tandis que l'air humide et chaud des Caraïbes remonte vers les pôles, ces courants se rencontrent au niveau du « Chemin des tornades » ou « Tornado Alley », situé sur les états de Oklahoma, du Nebraska, du Kansas et du Missouri. Les états entourant le "Chemin des tornades" par exemple le Wisconsin, l'Illinois, l'Iowa, l'Indiana sont également touchés, mais moins. Elles sont rares au Canada.
Apparition du Cumulonimbus :
L'air chaud plus léger a tendance à s'élever tandis que l'air froid plus lourd reste à la surface de la Terre. Lorsque qu'une masse d'air s'élève, sa vitesse croît au cours de la montée. Dans une atmosphère instable, c'est-à-dire lorsque la température décroit rapidement avec l'altitude soit plus de 6.5°C/km, l'air ambiant se refroidit plus vite avec l'altitude que la masse d'air soulevée : cette masse d'air devient plus chaude et donc moins dense que son environnement et s'élève d'elle-même. Ce mouvement ascendant est appelé convection libre. En réalité, il est rare que la température de l'atmosphère diminue plus rapidement que celle de la masse d'air soulevée.
En général l'air du sol est humide et lorsqu'il s'élève il se refroidit. La vapeur d'eau contenue se condense et libère de la chaleur, c'est le niveau de condensation ascendant ou NCA, ainsi la masse d'air ascendante se refroidit plus lentement. Si la masse d'air continue de prendre de l'altitude elle atteint un niveau, appelé niveau de convection libre ou NCL où sa température est supérieure à l'air environnant. Elle continue de s'élever pour rétablir l'équilibre entre la température de la masse d'air et celle de l'air environnant, ce niveau est marqué par le haut du nuage.
Une atmosphère instable se compose généralement d'une couche proche du sol chaude et humide surmontée d'une couche d'air froide et sèche. Ces deux couches sont séparées par une zone d'inversion de température empêchant la création de courant ascendant. Au cours de la journée, la couche inférieure se réchauffe sous l'action du Soleil et peut même devenir plus humide avec l'évaporation. Si il y a une brèche dans la zone d'inversion, l'air de surface devenue instable s'élève brusquement et forme un nuage d'orage.
Ce nuage est dit super cellulaire et permet la formation de tornade.
Formation de la tornade :
Une tornade apparaît dans une atmosphère instable, c'est-à-dire lorsque la température décroit rapidement avec l'altitude. Il est nécessaire qu'il y ait le phénomène de cisaillement des vents qui correspond à une importante variation de direction et de vitesse des vents avec l'altitude.
Le cisaillement des vents provoque une rotation horizontale de l'air :
Si ce cisaillement a lieu dans une supercellule, le courant ascendant de celle-ci redresse à la verticale le courant horizontal :
Si l'ascendance est très forte, le rouleau va être en plus étiré et rétréci en largeur. Or, lorsqu'il est étiré et rétréci, sa vitesse de rotation augmente. C'est le même principe que le patineur sur glace qui tourne plus vite sur lui-même lorsqu'il rapproche ses bras du corps. C'est alors que la tornade peut se former :
