Planète

Qu'est-ce qu'une tornade ?

Dossier - Tout savoir sur les tornades
DossierClassé sous :climatologie , tornade , vortex

Qu'est-ce qu'une tornade ? De la description phénoménologique aux différentes étapes de formation de ces incroyables tourbillons (courants ascendants, tube dynamique, cisaillements, étirement, convergence) en passant par leur évolution et leur structure, découvrez tout de ce phénomène étonnant dans notre dossier. L'occasion également d'en apprendre plus sur les moyens de détection des tornades comme les dispositifs à effet Doppler.

  
DossiersTout savoir sur les tornades
 

Une tornade est le fruit d'un orage, ou plus précisément de l'interaction entre un orage violent et les vents de la troposphère, la couche atmosphérique active qui s'étend depuis le sol jusqu'à une altitude comprise entre 9 et 17 kilomètres.

Une faible partie de l'énergie colossale de l'orage - coiffé de son cumulonimbus qui s'étend sur 10 à 20 kilomètres sur une hauteur de plus de 17 kilomètres - se concentre alors dans une zone n'excédant pas quelques centaines de mètres de diamètre. Avant d'aller plus loin dans la description de ce processus, nous allons d'abord décrire le phénomène lui-même.

Ce cumulonimbus est un phénomène très fréquent sous les latitudes tropicales. © Nasa, DP

Tornade, tourbillon, vortex et vents

Une tornade est un tourbillon (le terme scientifique est « vortex ») : l'air tourne autour de l'axe de la tornade à peu près aussi vite qu'il se déplace le long de cet axe. Aspiré par la forte dépression du cœur central, l'air s'engouffre à la base du vortex proche du sol en traversant une mince couche d'air de quelques dizaines de mètres puis commence son mouvement giratoire ascendant autour du cœur pour se mélanger finalement, à l'extrémité supérieure cachée de la tornade, aux courants du nuage générateur.

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 celle à une altitude de 1.000 mètres. Les vents dans une tornade sont presque toujours cycloniques : dans l'hémisphère nord, ils tournent dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.

Le tuba d'une tornade ne se forme que sous certaines conditions de pression. © DR

Formation et couleur du tuba

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, fonction de la température et de l'humidité 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 plus originale, comme par exemple la couleur rouge de l'argile de l'ouest de l'Oklahoma. Les tornades peuvent aussi être bruyantes, rugissant parfois comme un train de marchandises ou la turbine d'un réacteur. Ce rugissement résulte probablement de l'interaction des vents violents avec le sol.