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Fréquence des tornades aux États-Unis : le Middle West

Dossier - Tout savoir sur les tornades
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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.

  
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Les tornades se produisent un peu partout dans le monde. L'Australie semble occuper la seconde place derrière les États-Unis pour la fréquence des tornades, mais le manque de données fiables dans les régions faiblement peuplées du monde (dont l'Australie) rend les statistiques imprécises. Néanmoins, le centre et le sud-ouest des États-Unis sont, sans nul doute, les points chauds du monde en ce qui concerne les tornades et la région de fréquence maximale comprend le nord du Texas, l'Oklahoma, le Kansas et certaines parties du Nebraska et du Missouri.

Au printemps, et dans une moindre mesure en automne, toutes les conditions requises pour la formation de violents orages générateurs de tornades y sont réunies : une répartition fortement instable de la température et de l'humidité dans l'atmosphère, de forts fronts froids qui fournissent la poussée nécessaire au démarrage de la convection et des vents dans la haute atmosphère qui favorisent la formation de puissants courants ascendants.

Les montagnes Rocheuses, à la frontière entre les États-Unis et le Canada. © Bobak Ha'Eri, CC by-sa 3.0

Perturbation du front polaire

Le front polaire - la frontière entre l'air polaire continental (Pc) et l'air tropical marin (Tm) plus chaud et plus humide - est le lieu privilégié où s'établissent simultanément de telles conditions atmosphériques. L'air polaire se refroidit au cours des longues nuits d'hiver dans l'ouest et le centre du Canada ; sa progression vers le sud est détournée vers le sud-est et l'est par les Montagnes Rocheuses. Le mouvement vers le nord de l'air tropical marin (Tm), provenant du Golfe du Mexique, est amplifié par un courant qui circule dans le sens des aiguilles d'une montre autour d'un point de haute pression situé à l'est des Bermudes. Par conséquent, les deux masses d'air se heurtent de front au centre des États-Unis ; l'écart de température au niveau du sol entre le sud et le nord de cette région est très prononcé, particulièrement au printemps.

Comme la pression atmosphérique décroît plus rapidement en fonction de l'altitude dans l'air froid que dans l'air chaud, l'écart de température s'accompagne généralement d'un gradient de pression en altitude ; cet état de fait donne naissance à un fort jet stream ; ce jet stream souffle parallèlement au front polaire car il est dévié à la fois par la force de Coriolis et par la présence de ce front qu'il ne peut traverser. Les vents ainsi intensifiés dans la haute atmosphère créent dans cette région des conditions qui favorisent les mouvements ascendants et la formation des orages.

Si le front polaire est légèrement perturbé, par exemple par une petite modification du trajet du jet stream, de l'air chaud et humide s'accumule vers le nord à l'est du centre de la perturbation tandis qu'à l'ouest l'air froid s'écoule vers le sud. Les vents qui en résultent constituent une circulation cyclonique (dans le sens inverse des aiguilles d'une montre) autour d'un centre de basse pression. Ces ondes cycloniques qui apparaissent le long d'une ligne ouest-est de 1.000 à 2.000 kilomètres de longueur, se déplacent vers l'est le long du front, et les vents de secteur sud-est contribuent à pousser l'air tropical marin (Tm) vers le nord.

Quand l'air chaud et humide (Tm) arrive au-dessus du centre des États-Unis, dans la moitié inférieure de la troposphère, il s'écoule sous de l'air plus froid et beaucoup plus sec. Ce profil de température atmosphérique est très instable. À l'arrière de l'onde, un front froid s'insère à grande vitesse sous l'air chaud (Tm), ce qui fournit l'énergie ascensionnelle nécessaire au démarrage de la convection : le long de ce front froid, de violents orages se forment.

Parfois, des tornades de feu miniatures se créent par la chaleur qui engendre des mouvements d’air et sont soutenues par des vents violents. Elles soulèvent des débris végétaux en feu et ravagent les alentours. Ici, des pompiers aux prises avec un grand incendie de forêt en Californie du Sud, aux États-Unis, voient se former autour d’eux des tourbillons enflammés. ©Discovery Science

Les tornades d'avril sont les plus meurtrières

La région la plus propice à la formation d'orages violents dans le centre des États-Unis se déplace avec les saisons ; elle se situe près du Golfe du Mexique à la fin février, lorsque la masse d'air polaire (Pc) a atteint la limite extrême de son déplacement vers le sud. La route des orages se déplace ensuite graduellement vers le nord au cours du printemps. Le sol se réchauffe et l'air du Golfe repousse la masse d'air polaire. Au début de l'été, des orages éclatent dans le Dakota. De la fin de l'été jusqu'au début de l'automne, un temps relativement stable s'installe en raison du faible écart de température le long du front polaire. À la fin de l'automne, l'écart de température s'accentue à nouveau et la région des orages regagne le Golfe, ce qui termine le cycle. Le retour vers le sud étant un peu plus rapide que l'avancée vers le nord, la période des tempêtes est plus courte en automne qu'au printemps.

Globalement, la fréquence mensuelle des tornades suit le même schéma. Environ 74 % des tornades aux États-Unis se produisent de mars à juillet, les mois forts étant avril (15 %), mai (22 %) et juin (20 %). Les tornades d'avril sont les plus meurtrières ; les différences physiques entre les deux masses d'air sont plus aiguës à la fin mars et en avril, ce qui provoque, à cette époque, de forts orages et la plupart des tornades violentes aux États-Unis. Au mois d'octobre et de novembre, la fréquence des tornades augmente à nouveau mais sans atteindre la fréquence des tornades d'avril, à cause des orages qui accompagnent les ouragans et des orages le long du front polaire.