Présentation

    Blocs de bétons soulevés dans les airs comme de vulgaires fétus de pailles, maisons volatilisées, arbres déracinés, églises effondrées sur la foule, passants déplacés de plusieurs centaines de mètres, vents tourbillonnants à des vitesses proches des 500 km/h, en somme les tornades ont raison de faire peur.
Des Etats-Unis au Bangladesh, des Philippines au Kenya, les tornades vrombissent régulièrement à la surface de la planète, ne laissant, dans la mémoire des rescapés, que le souvenir de la fragilité humaine face aux puissances naturelles.

    Par définition, une tornade est un tourbillon atmosphérique de vents intenses, et d'axe quasi vertical qui s'étend comme une colonne ou un cône nuageux, le tuba, sous la base d'un nuage convectif (cumulonimbus ou plus rarement cumulus congestus). Le sens de rotation des tornades se fait généralement de façon cyclonique ou anti-horloger dans l'hémisphère Nord, et de façon anticyclonique ou horloger dans l'hémisphère Sud.
On distinguera parmi les tornades, les trombes qui se forment au-dessus d'étendues d'eau (lacs, océans, mers) dans des conditions d'instabilité modérée.

Formation d'une tornade

Les tornades se forment le plus souvent sous une partie surbaissée de la base du nuage (le nuage-mur) et, en regardant arriver l’orage, l’air paraît plus clair sur la gauche de la tornade, plus sombre et nuageux sur la droite.
La zone située à proximité immédiate 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 tornades se produisent aux stades les plus intenses de l’évolution des orages. Aussi des systèmes nuageux présentant des phases cycliques de dissipation et de régénérescence, comme les orages multicellulaires, peuvent-ils donner naissance à des vagues successives de tornades relativement brèves. Néanmoins, des supercellules (ou orage supercellulaire) plus intenses et plus stables provoquent généralement des tornades plus puissantes et à durée de vie plus longue. Le mouvement tourbillonnaire s’amorce habituellement quand des vents de haute altitude soufflant plus fort et dans une direction différente (cisaillement du vent) de celle des vents de basse altitude provoquent la rotation de l’ensemble du système orageux. Tout objet en rotation accélère cette dernière lorsqu’il est étiré suivant son axe de rotation.

Aussi, à mesure que la dépression de la zone principale de courants ascendants de l’orage attire à elle des vents, ceux-ci tourbillonnent de plus en plus vite.
Dans certain cas, la rotation est amplifiée par une puissante colonne d’air ascendant et tourbillonnant au cœur de la tempête. Ce mésocyclone (circulation cyclonique à l’échelle d’un orage) est causé par l’interaction de courants aériens chauds et froids dans une zone donnée de l’orage. Parfois, le mésocyclone engendre un nuage annulaire à la base du nuage d’orage, signe indéniable de tornade en formation.

A mesure que le mouvement tourbillonnaire au centre de la tempête s’accélère, il commence à se frayer un chemin le long du courant ascendant principal en direction du sol. Pour comprendre ce processus, imaginez que vous tenez un élastique tendu verticalement. Si vous tordez en vissant le haut de l’élastique, vous verrez les torsions se déplacer vers le bas. Finalement, une colonne d’air en rotation rapide émerge de la base du nuage. Cette colonne peut devenir visible sous la forme d’un nuage en entonnoir si la pression y est assez basse pour qu’il y ait condensation.

Quand l’entonnoir (ou tuba) touche le sol, la tornade est complètement opérationnelle. Près du sol, le tuba s’élargit pour former une sorte de buisson turbulent qui résulte de l’arrachage et la pulvérisation de toutes sortes de débris sur le passage des tornades.

Dans le vortex :

La tornade va se déplacer horizontalement avec la formation orageuse qui lui a donné naissance à une vitesse moyenne de 55 km/h, bien que certaines tornades aient atteint 105 km/h. Elle peut faire entre une dizaine et mille mètres de large, et effectuer un parcours destructeur de quelques mètres à plusieurs centaines de kilomètres.

La vitesse des vents à l’intérieur de la tornade est difficile à mesurer car… les instruments de mesure sont généralement détruits ! Mais les vents au sommet sont estimés à 500 km/h, tandis que les courants aériens ascendants atteindraient 300 km/h. La durée de vie d’une tornade varie de quelques minutes à plusieurs heures. Après que la tornade a atteint son intensité maximale, l’entonnoir rétrécit et s’incline à l’horizontale, prend la forme d’une corde puis se déforme, et finit par mourir.

Une échelle de force

L’intensité des tornades, et l’importance des dommages qu’elles provoquent peuvent être quantifiés par la force du vent au niveau de la surface. T.T.Fujita a ainsi défini, en 1981, l’échelle F regroupant les tornades en six classes de puissance croissante. Bien sûr, comme toute classification appliquée à un phénomène naturel, celle-ci comporte une part arbitraire. Elle permet cependant d’estimer l’énergie mise en jeu à l’aide de critères relativement simples à observer.

Lieu de formation

Sur la planète, les tornades sévissent dans de nombreux pays et sous bien des latitudes. Leur puissance, variable, provoque parfois des dégâts considérables, tuant et blessant dans des nuages de poussière et dans un vacarme dont tous les témoins se souviennent avec effroi. D’Est en Ouest, du Nord au Sud, les tornades sévissent au rythme des saisons propices à leur formation. Reste que les Etats-Unis sont la région du globe où les tornades se forment avec le plus de fréquence et d’intensité : les Etats du Middle West en souffrent plus particulièrement.

a) Les Etats-Unis en première ligne

Avec plus de 1000 tornades par an, les Etats-Unis sont de très loin les plus touchés. Les Etats de l’Oklahoma du Texas et du Kansas sont les plus touchés par perturbations meurtrières. Une trentaine de ces perturbations atmosphériques sont puissantes et mortelles. La fréquence des tornades s’explique notamment par la rencontre (surtout dans les Etats du Middle West et du Sud-Est) de masses d’air provenant du pôle Nord d’une part et du golfe du Mexique d’autre part.

Ci-dessus, lieu de formation des tornades aux USA

Dans aucun point du globe ces conditions idéales de formation des tornades ne sont aussi fréquemment réunies.

Aux Etats-Unis, 79 % des tornades sont faibles, durant 10 minutes, avec des vents ascendants de près de 180 km/h et une largeur d’une dizaine de mètres à la base. Environ 20 % sont fortes, durant de 10 minutes à 2 heures avec des vents pouvant atteindre 450 km/h, se déplaçant sur une distance de 160 km sur une largeur de 1 km. Enfin, 1 % sont considérées comme violentes.

b) L’Europe de l’Ouest

Les régions tempérées de l’Europe de l’Ouest n’échappent pas aux tornades, même si les conditions de formation sont plus difficiles à cerner… donc à prévoir. Ce type de manifestation reste malgré tout assez rare.

La France, par exemple, a subi seulement 14 tornades de forte puissance (F4 et F5 sur l’échelle de Fujita) entre 1680 et 1988. Ce recensement précis a été effectué par J.Dessens. Comme le montre la carte ci-dessous, ces perturbations majeures frappent principalement le Nord et le Centre-Ouest.

J.Dessens estime à environ 180 le nombre moyen de tornades se produisant par an sur la France métropolitaine. Les probabilités d’intensité sont d’à peu près 80 % pour l’échelle F0, 15 % pour F1, 4 % pour F2, 1 % pour F3, 0,1 % pour F4, 0,01 % pour F5. Ainsi, il doit se produire en moyenne deux tornades faibles (F0 ou F1) par an et par département. Les risques de tornades fortes (F4 ou F5) semblent limités à quelques régions (Nord-Ouest, Jura, Languedoc), avec une fréquence moyenne d’environ une tous les cinq ans. La plupart des tornades (70 %) sont observées de mai à septembre, période pendant laquelle les orages sont les plus nombreux.