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Une puissante tornade recréée par ordinateur

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Préoccupés par les centaines de tornades qui tourmentent le centre des États-Unis chaque année, les chercheurs de ce pays tentent de mieux comprendre la formation de ces monstres dévastateurs. Des scientifiques ont reconstitué avec un supercalculateur la tornade « El Reno », une des plus puissantes jamais observées, qui a frappé l'Oklahoma le 24 mai 2011. Elle détruisit tout sur son passage sur plus de 100 km durant près de deux heures... Grâce à cette simulation, on repère mieux les phénomènes à l'œuvre.

Les États-Unis sont de loin le pays le plus touché par des tornades. Chaque année, elles sont en moyenne 1.200 à y déferler, principalement dans les Grandes plaines du centre où elles y trouvent les conditions nécessaires à leur développement. Cependant, et les chasseurs invétérés de ces phénomènes météorologiques extrêmes le savent, une supercellule ne produit pas nécessairement des tornades..., la nature reste imprévisible. Mais alors, dans quelles circonstances se manifestent-elles et qu'est-ce qui peut les rendre si puissantes et dévastatrices ?

À ces questions, Leigh Orf, chercheur à la CIMSS (Cooperative Institute for Meteorological Satellite Studies) de l'université du Wisconsin, et son équipe, ont tenté d'y répondre en recréant par ordinateur l'une des tornades les plus puissantes qu'ait subies les États-Unis ces dernières années. Son nom est « El Reno », c'est celui d'une petite ville du centre de l'Oklahoma qui malheureusement était sur sa route. De catégorie 5, la plus élevée sur l'échelle de Fujita améliorée (Enhanced Fujita, en anglais), elle parcourut le 24 mai 2011 plus de 100 km durant près de deux heures. Cela faisait quatre jours que cet État était tourmenté par des tempêtes accompagnées d'une multitude tornades. Mais « El Reno » fut de loin la plus dévastatrice et coûta la vie à neuf personnes. Le 31 mai 2013, la ville fut traversée par la plus large et monstrueuse jamais observée.

Comment la tornade « El Reno » est devenue si puissante ?

Pour simuler la puissante tornade de 2011 avec le plus de détails possible, les chercheurs ont opéré avec le supercalculateur Blue Waters du National Center for Supercomputing Applications à l'université de l'Illinois. Il ne lui a fallu que trois jours pour recréer ce monstre. À titre de comparaison, un ordinateur domestique classique aurait eu besoin de plusieurs décennies.

À travers ce processus qui, au départ, a réuni les données collectées avant l'événement (températures au sol, humidité, pression, vents, etc.), l'équipe a relevé que de nombreuses « mini-tornades » sont d'abord apparues. Elles ont ensuite fusionné à mesure que le nuage principal en entonnoir s'est développé, lui apportant plus de forces encore.

Pour Leigh Orf, l'un des grands enseignements de cette simulation est l'importance des Streamwise Vorticity Current (SVC), ce que l'on pourrait traduire en français par courant de vorticité en sens horaire. Selon lui, ils représentent une des clés de la puissance de cette structure. « Le SVC est constitué d'air refroidi par la pluie qui est aspiré dans le courant d'air ascendant entraînant l'ensemble du système. Nous pensons que c'est un élément crucial dans le maintien de la tempête d'une force exceptionnelle, explique-t-il. [...] Il est intéressant de voir que le SVC n'est jamais en contact avec la tornade. Au contraire, il coule tout autour de lui. »

© UW-Madison