La généralité des tornades
Les tornades sont les phénomènes météorologiques les plus dangereux (à surface égale) qui soient sur Terre.
Les destructions provoquées par leur passage sont souvent catastrophiques avec parfois, en plus des dégâts matériels, des victimes. La terrible tornade F4 qui a dévasté le Val de Sambre le 3 août 2008 dans le département du Nord en France, est là pour nous le rappeler !
Pour en savoir un peu plus, nous nous proposons un dossier généraliste sur ces phénomènes extraordinaires.
Dans ce dossier, les explications se veulent les plus abordables possibles et nous tentons d’éviter de trop rentrer dans les détails. Cependant, certains chapitres comme celui de la formation des tornades par exemple sont plus complexes. Il nous a été assez difficile de concilier à la fois facilité de compréhension et complexité propre à ces phénomènes.
Pour ceux qui désirent aller plus loin dans les explications concernant la formation des tornades, nous allons prochainement élaborer un dossier spécifique.
Description d'une tornade
Une tornade est un tourbillon de vent qui prend naissance sous un cumulonimbus (nuage d’orage), ou bien plus rarement sous un cumulus congestus.
Si le tourbillon ne touche pas le sol, on le nomme « tuba« . De même, s’il se produit sur la mer, on le nomme « trombe marine« .
A noter qu’à l’origine, le mot « trombe » définissait tant les trombes marines que terrestres.
La tornade se déplace en fonction de l’orage qui lui a donné naissance. Son diamètre au sol varie d’une dizaine de mètres à plus d’un kilomètre. Certaines tornades américaines peuvent atteindre les deux à quatre kilomètres de diamètre. Ce fût le cas notamment le 31 mai 2013 dans la région d’El Reno en Oklahoma. La largeur du vortex principal dépassait en effet les 4 km.
La durée de vie d’une tornade est généralement courte, de l’ordre de quelques minutes à quelques dizaines de minutes. Cependant, la durée de vie de certaines tornades peuvent dépasser l’heure. On cite souvent la célèbre « Tri State Tornado » du 18 mars 1925 qui parcourut trois états américains comme la plus durable de toutes les tornades recensées, avec une durée de vie proche des 7 heures. Cependant, il est possible que celle-ci fût en fait plus logiquement une succession de tornades qu’une tornade isolée, comme le préconise certains experts américains.
Enfin, les tornades parcourent des distances allant de quelques mètres à plusieurs dizaines de kilomètres (pour les plus tenaces). Là encore, certaines tornades américaines ont pu, dans le passé, parcourir plus de 100 km. Par exemple, la tornade EF5 du 27 avril 2011 à Hackleburg – Phil Campbell – Huntland a parcouru une distance supérieure à 200 km.
Formation d'une tornade
La formation d’une tornade nécessite une conjoncture favorable avec plusieurs ingrédients météorologiques cumulés au même endroit et au même moment, ce qui arrive assez rarement.
Les tornades se forment obligatoirement dans un contexte convectif / instable. A noter qu’elles peuvent parfois survenir sous de simples cumulus congestus (stade de développement pré-orageux où les nuages en phase de développement vertical prennent une forme de chou-fleur) ou encore sous des orages avec peu ou pas d’activité électrique rapportée (notamment hivernaux).
Dans ce cas, les tornades sont la majorité du temps d’une intensité faible et ne parcourent que de très courtes distances.
Les plus fortes tornades sont, en théorie, le plus souvent issues d’orages supercellulaires, mais ce n’est pas forcément toujours le cas. En effet, certains orages de type « multicellulaires » peuvent également produire de vigoureuses tornades.
Orage supercellulaire dont le courant ascendant est très puissant. On peut observer la formation d’une tornade qui fût de courte durée.
Prise de vue effectuée dans la région de Ivan dans l’état du Texas, le 26 mai 2015 à 17h00.
Avant d’aller plus loin, il faut savoir qu’il existe deux types de tornades :
- Les tornades d’origine mésocyclonique
- Les tornades d’origine non mésocyclonique
Si la plupart des fortes tornades observées sont bel et bien issues de mésocyclones, selon les recherches effectuées par notre collectif sur de nombreux cas de tornades belges plus ou moins récents, il semblerait que la majorité de « nos » tornades seraient bien d’origine non mésocyclonique. C’est d’autant plus vrai pour les tornades de « saison froide » ( celle-ci s’étalant d’octobre à mars).
Cela rejoindrait certaines études effectuées sur le sujet, notamment au Royaume-Uni ou en Allemagne. Cependant, la plupart de ces tornades sont de très faible intensité (F0 sur l’échelle de Fujita).
Précisons en outre que de nombreuses tornades qui touchent la Belgique se développent au passage d’orages multicellulaires en ligne (lignes de grains ou échos en arc – voir le dossier sur la généralité des orages).
Les conditions météorologiques que l’on rencontre sous nos contrées pourrait expliquer cela.
En effet, dans de nombreux cas de tornades étudiées, les conditions atmosphériques étaient particulièrement dynamiques avec la circulation d’un courant jet vigoureux. La présence d’un courant jet puissant étant favorable à une évolution des orages multicellulaires en ligne.
Ainsi dans ce chapitre, nous allons tout d’abord nous intéresser aux tornades d’origine non mésocyclonique avant d’étudier les tornades d’origine mésocyclonique.
Les tornades d’origine non mésocyclonique
Ces phénomènes tourbillonnaires sont issus de nuages convectifs au stade de cumulus ou de cumulonimbus, mais contrairement à leurs consoeurs mésocycloniques, ces tornades ne se forment pas à partir d’un mésocyclone. Les mécanismes qui leur donnent naissance sont beaucoup plus localisés.
Les tornades d’origine non mésocyclonique peuvent se former à partir de situations bien spécifiques que nous n’allons pas étudier dans le détail dans ce chapitre, mais que vous pourrez retrouver dans un prochain dossier spécialisé.
Retenons simplement qu’une tornade non mésocyclonique se forme soit, à partir des différents flux entrants et sortants de ou des orage(s) ou soit, d’une rencontre entre différentes lignes de convergence. Ces différentes rencontres de flux de force et/ou de direction différentes peuvent amener la mise en place de zones de rotation appelées mésovortex, ou misocyclones. Ces zones de rotations ne concernent cependant que les très basses couches de l’orage.
Ce type de tornades peut se développer au passage d’orages monocellulaires, multicellulaires, voire supercellulaires.
Ces tornades sont généralement moins puissantes que les tornades mésocycloniques. Cependant, certaines d’entre elles peuvent tout de même provoquer des dégâts significatifs aux habitations et à la végétation et parcourir une certaine distance, comme celle du 12 novembre 2017.
Comme nous l’avons vu plus haut, il s’avère que la très grande majorité des tornades sévissant dans nos régions durant la « saison froide » sont bel et bien des tornades d’origine non mésocyclonique.
Voici quelques exemples de tornades d’origine non mésocycloniques qui ont touché récemment la Belgique:
- Tornade d’intensité F1 du 5 février 2013 à Oosterzele
- Tornade d’intensité F1 du 25 janvier 2014 à Wingene
- Tornade d’intensité F2 du 25 janvier 2014 à Rekkem
- Tornade d’intensité F1 du 12 novembre 2017 à Le Roeulx
Les tornades d’origine mésocyclonique
Les plus fortes tornades se forment le plus souvent à partir d’un mésocyclone. La formation de ce dernier nécessite la présence de cisaillements des vents bien particulier, ce qui signifie non seulement une augmentation du vent avec l’altitude mais également un changement dans la direction du vent. Le changement dans la vitesse des vents avec l’altitude se nomme « cisaillements de vitesses » tandis que le changement de direction des vents avec l’altitude se nomme « cisaillements directionnels ».
La présence de cisaillements des vents de vitesses dans l’atmosphère amène le développement de tourbillons à axes horizontaux. Les cisaillements des vents de vitesses sont très communs, même par temps « non orageux ». On peut ainsi par exemple avoir une accentuation du vent avec l’altitude sans pour autant avoir une dégradation du temps. Cependant, par temps instable, la présence de tels cisaillements va influencer le développement du nuage convectif, et donc du futur orage.
Lorsqu’un orage se forme dans un contexte marqué par la présence de cisaillements des vents de vitesses, ceux-ci vont incliner la colonne ascendante de l’orage, ce qui va permettre aux précipitations issues du courant descendant de ne pas couper l’alimentation en air chaud. De ce fait, cela va permettre à la cellule orageuse de persister dans le temps.
En outre, le courant ascendant de l’orage va progressivement redresser l’un des tourbillons à la verticale.
Cependant, pour que le tourbillon continue d’exister au sein même de la cellule orageuse , il est nécessaire d’une part, que le courant ascendant soit suffisamment vigoureux et d’autre part, il est indispensable d’avoir la présence de cisaillements de direction.
La présence de ces éléments va permettre une mise en rotation progressive du courant ascendant de l’orage, c’est la naissance du mésocyclone. Cette rotation va être, dans un premier temps, plus marquée à environ mi-hauteur de la cellule orageuse.
Comme nous l’avons vu, les cisaillements de vents sont essentiels pour le développement du mésocyclone, mais cela l’est tout autant pour les tornades.
Pour comprendre comment le premier peut produire une tornade, il est impératif que d’autres éléments interviennent permettant ainsi d’accentuer la rotation au sein même de la cellule orageuse.
Dans ce dossier généraliste, nous n’allons pas approfondir et étudier en détail quelles sont ces conditions.
Retenons simplement que dans une zone délimitée à l’intérieur du mésocyclone, la rotation va se resserrer, s’accélérer et entraîner la formation d’une colonne d’air tourbillonnante. Dans certains cas, la colonne va continuer à s’étirer vers le bas et va finir par atteindre le sol, donnant ainsi naissance à une tornade.
En Belgique, la très grande majorité des tornades issues de mésocyclones se développent lors de la « saison chaude », à savoir d’avril à septembre. Cependant, certaines tornades d’origine mésocyclonique peuvent se développer durant la « saison froide ».
Voici quelques exemples de tornades d’origine mésocycloniques qui ont touché plus ou moins récemment la Belgique:
- Tornade d’intensité F2-F3 du 1er octobre 2006 à Petit-Roeulx-Lez-Braine
- Tornade d’intensité F1 du 7 juin 2012 à Piringen
- Tornade d’intensité F1 du 8 août 2014 à Manhay
- Tornade d’intensité F1 du 10 août 2014 à Ligny
- Tornade d’intensité F2 du 16 septembre 2015 à Melreux
- Tornade d’intensité F3 du 29 avril 2018 à Waulsort
Tornade anticyclonique entièrement enveloppée par la poussière qu’elle soulève.
Prise de vue effectuée dans la région de Simla dans l’état du Colorado, le 04 juin 2015 à 18h23
Les dégâts provoqués par les tornades
Les dégâts des tornades frappent l’imagination ! Toitures envolées, voitures démolies, arbres déchiquetés… Elles font peur et sont, à juste titre, redoutées.
Plusieurs facteurs peuvent expliquer de tels dégâts :
- Tout d’abord, la vitesse des vents à l’intérieur de la tornade. Cette dernière peut aller d’environ 50 km/h à plus de 400 km/h !
- La différence de pression atmosphérique entre l’extérieur et l’intérieur de la tornade peut avoisiner les 100 hPa. On dit souvent que cette différence de pression fait exploser les fenêtres. C’est peut-être vrai en théorie mais, dans la réalité, les vents à l’approche de la tornade les font exploser bien avant. Inutile donc de vouloir ouvrir les fenêtres à l’approche d’une tornade comme on l’entend souvent conseiller.
- Le phénomène d’aspiration. En effet, une tornade aspire véritablement des objets plus ou moins lourds à son passage et les projette à distance.
- Les dégâts provoqués par les projectiles lancés par la tornade. Ces projectiles sont terriblement dangereux et peuvent causer d’importants dégâts. Ce sont souvent les projectiles qui blessent ou tuent le plus grand nombre de personnes.
- Le choc provoqué par la tornade. La tornade se déplace en fonction du cumulonimbus à une vitesse pouvant aller jusqu’à 80 km/h, voire plus.
- L’effet de Bernoulli. Lorsque le tourbillon atteint un obstacle, la différence de pression entre le côté face au vent et celui sous le vent aide à soulever les objets par effet de « portance ». Cette aspiration est différente et nettement moins forte que celle provoquée par le passage du tourbillon lui même.
Tornade EF3 ayant détruit le corps d’une ferme.
Prise de vue effectuée à Lenne en Belgique le 29 avril 2018 à 13h35
Climatologie des tornades
Peu d’études ont été réalisées sur la fréquence des tornades en Belgique. Dans l’une d’entre elles cependant, et publiée en 1949, Baes et Joukkof citent 51 cas pour lesquels ils ont retrouvé des écrits couvrant la période 1880-1940. De 1941 à 1981 par contre, aucune étude n’a été réalisée. C’est seulement depuis 1982 que l’IRM recense les cas tornadiques.
Toutefois, le peu d’informations accessibles sur l’internet avait poussé en 2008 l’un de nos membres cofondateur de Belgorage, M. Frique Jean Yves, a entreprendre de recenser les tornades et d’établir ainsi une base de données la plus fiable possible. Cette entreprise de longue haleine avait ainsi permis en 2013 de rédiger un bilan climatologique des tornades en Belgique.
155 cas de tornades ont ainsi été recensés durant la période s’étalant de 1779 à 2012 (inclus). Concernant la première tornade recensée par notre collectif, celle-ci datant du 22 juillet 1779, l’indépendance de la Belgique n’était pas encore établie et la zone touchée par la tornade (la région de Fontenoy) faisait partie des « Pays-Bas autrichiens ».
La base de données élaborée a ainsi permis d’élaborer quelques statistiques intéressantes, émises au sein même du dossier.
On apprend ainsi que la province de Hainaut comporte très nettement le plus grand nombre de cas recensés (par rapport aux autres provinces), mais que depuis l’année 2000, les cas deviennent de plus en plus nombreux pour la province de Limbourg. Cette tendance semblant s’affirmer au fil des années.
Selon nos recherches, une moyenne de 3 à 6 tornades par an en Belgique semble être une estimation assez réaliste. Cette estimation rejoindrait celle émise par M. Marc Vandiepenbeek (travaillant anciennement à l’Institut Royal Météorologique) en 2006. La majorité des cas sont cependant des « faibles » tornades, d’intensité F0 ou F1.
Cependant, certaines fortes tornades ont déjà concerné notre pays dans le passé. Citons par exemple les tornades du 2 septembre 1902 à Kortemark, du 17 juin 1904 à Virton, du 25 juin 1967 à Oostmalle, du 20 septembre 1982 à Léglise ou encore du 14 août 1999 à Tournai.
Dans ce pays, les chercheurs Jean Dessens et J T Snow ont les premiers défriché le recensement moderne dans les années 80 avec à la clé une publication de synthèse et de premières statistiques.
Longtemps les écrits sur les tornades françaises se sont basés sur ces écrits, basés sur un recensement certes incomplet car effectué sans réseau dans des conditions difficiles mais rigoureux. La question d’ailleurs restait plutôt confidentielle dans les milieux météo et inconnue du grand public.
Dans le courant des années 2000, ces derniers se sont progressivement emparés du sujet, via le travail de défrichage de quelques pionniers amateurs et la naissance de Kéraunos en 2006.
Depuis le recensement poursuit et de nombreux sites et amateurs régionaux sont venus ajouter leur base de données à celle de Kéraunos et celle de François Paul, successeur de Jean Dessens.
Les chiffres de la totalité des cas recensés varient de 661 cas pour Keraunos à l’heure de rédaction de ces lignes à 709 pour celle de François Paul (malheureusement inaccessible).
Le tout premier cas recensé date de 962 (Vienne), recensé par Ouest-orages. Les moyennes annuelles rejoignent en gros les estimations de Jean Dessens avec environ 20-25 cas recensés par an, probablement 50 à 100 cas estimés en incluant les cas les plus faibles qui passent généralement inaperçus.
La répartition géographique, si elle confirme à l’échelle du pays les grandes régions les plus touchées (NO, Méditerranée…), affine cependant la localisation géographique en faisant ressortir 3 zones de forte densité (nord du pays, Charentes et littoral méditerranéen) et révèlent d’autres régions telles que la Bretagne ou le Var… Répartition par intensité : 2 cas de force F5 avérés ont été recensés (Palluel en 1967, Montville en 1845) et un troisième est fortement soupçonné à Chizé en 1900 (source Ouest-orages).
Les cas de force F4 recensés sont au nombre de 12, la dernière étant celle d’Hautmont-Maubeuge en 2008.
De façon générale les cas de forte intensité surviennent notamment sur « l’écharpe » NO du pays mais peuvent survenir partout (on a en mémoire par ex la F4 de Saint Claude dans le Jura en 1890), et bien que les chiffres soient biaisés par le gravissime épisode de 1967, le NPDC semble particulièrement sujet aux cas d’intensité F2 ou plus.
Enfin, gardons à l’esprit qu’en France les sources sont multiples mais coopèrent malheureusement peu. Il convient donc de consulter l’ensemble des sources pour se faire une idée plus juste d’un recensement qui, quoi qu’il en soit, reste un classement-plancher.
Dans l’état actuel de nos connaissances, le travail le plus volumineux disponible en ligne est celui de Keraunos mais celui qui se rapproche probablement le plus de « la réalité » est celui de Gweanael Milcareck (pour Ouest-orages ou à titre personnel), seul en effet à regrouper plusieurs sources.
Dans une étude effectuée en 2002 et revisitée en 2003, M. Nikolai Dotzek du DLR-Institut für Physik der Atmosphäre en Allemagne avait effectué des statistiques sur la récurrence des tornades en Europe, ce qui l’avait amené à réaliser des estimations pour de nombreux pays d’Europe dont la Belgique.
M. Dotzek estimait que notre pays était touché en moyenne par 5 à 10 tornades par an, toutes intensités confondues.
Par comparaison, ses chiffres concernant les Pays-Bas faisaient état d’une moyenne estimée à environ 35 tornades par an.
Pour les « grands pays » tels que la France, ce chiffre était du même acabit : 30 tornades par an pour la France, idem pour l’Allemagne.
Ces deux dernières estimations posent toutefois question et ont même été remis en question par les recensements effectués, notamment par Jean Dessens.
En effet, ce dernier estimait dès les années 80 la densité annuelle des tornades en France à environ 150 (avec une moyenne de 2 par an et par département). La différence est considérable avec le nombre estimé par M.Dotzek, mais il faut bien préciser que ce chiffre englobe tous les cas supposés, y compris les plus faibles qui passent le plus souvent inaperçus.
A l’échelle européenne, l’European Severe Storm Laboratory élabore différentes statistiques à partir d’une base de données reprenant non seulement les cas de tornades, mais également les trombes marines. Ainsi, les statistiques émanant de la base de données de l’ESSL doivent en tenir compte. Cette base de données étant régulièrement alimentée par des « rapporteurs » provenant de différents pays d’Europe.
Bien sûr, le fait que certains pays étant mieux « lotis » que d’autres (l’Allemagne par exemple) ne permet pas de pouvoir effectuer des comparaisons réellement fiables.
Les données issues de l’ESSL ont néanmoins le mérite d’apporter une première vue d’ensemble de la réalité des tornades européennes. Bien que celles-ci soient nettement moins nombreuses que celles recensées aux Etats-Unis, certains pays n’ont pas à « rougir » du nombre de tornades recensées, notamment l’Allemagne.
Voici un lien direct vers la base de données de l’ESSL
Les Etats-Unis recensent en moyenne chaque année entre 800 et 1200 tornades. Les états de l’Oklahoma, du Kansas, du Nebraska, du Texas et de la Floride comptent autant de tornades que tous les autres états réunis. Les quatre premiers faisant partie de ce que l’on nomme la Tornado Alley.
Celle-ci comprend également d’autres états, tels que le Colorado ou le Dakota du Sud. En fait, la Tornado Alley n’a pas de « limites » bien définies, car celles-ci diffèrent même selon les sources consultées.
Les tornades observées dans la Tornado Alley se produisent généralement au printemps. Ainsi, les mois de mars, avril, mai et début juin sont les plus propices à la survenue de tornades, parfois puissantes et souvent issues d’orages supercellulaires.
Mais d’autres régions autres que la Tornado Alley sont régulièrement touchées. Notons par exemple les états de l’Alabama, de la Géorgie ou encore de l’Illinois. Concernant la Floride, cet état compterait même le plus grand nombre de tornades par an au km². Cependant, les tornades en Floride sont généralement bien moins violentes que celles observées dans les Grandes Plaines.
Certains épisodes de tornades ont marqué les mémoires. Parmi ceux-ci, celui qui frappa le centre-est des Etats-Unis les 7 et 8 avril 1974 est considéré comme le plus significatif de l’histoire moderne. En effet, 148 tornades ont été recensées dont 7 tornades d’intensité F5 (c’est un record) et 24 tornades d’intensité F4. L’une des tornades d’intensité F5 parcourut plus de 150 km et perdura environ 1h40.
Un autre épisode mémorable a eu lieu plus récemment. Du 25 au 28 avril 2011, plus de 300 tornades ont frappées les Etats-Unis, dont 3 tornades d’intensité EF5 et 12 tornades d’intensité EF4.
Comme on peut le constater, non seulement les Etats-Unis comptent le plus grand nombre de tornades recensées chaque année mais en outre, une proportion non négligeable des plus puissantes tornades au monde y est observée.
Toutes les données sur les tornades proviennent bien entendu du SPC
Outre les Etats-Unis et l’Europe, de nombreuses autres régions du monde subissent le passage de tornades. Parmi les pays les plus touchés, citons entre autres dans ce dossier le Canada, le Bangladesh, l’Australie, le Japon ou encore l’Afrique du Sud.
Concernant le Canada, environ 60 tornades balaieraient le pays chaque année. C’est bien entendu une estimation sur base du recensement effectué par l’organisme officiel, à savoir Environnement Canada. Au vu de la taille du pays, c’est relativement peu, surtout si on compare ce chiffre à son voisin américain.
La majorité des tornades au Canada se produisent sur le sud du pays. Le mois de juillet connait le plus grand nombre de tornades.
Concernant le Bangladesh, une étude réalisée par M. Shahadat Hosen de l’Université d’ingénierie et de technologie du Bangladesh, a permis d’apporter des données concernant ces phénomènes. On apprend ainsi qu’entre 1865 et 2014, plus de 250 tornades ont été recensées.
Mais au delà du nombre de tornades, c’est bien entendu le nombre de victimes qui fait parler de lui. Le Bangladesh paie chaque année un lourd tribu humain au passage des tornades. Selon cette étude, plus de 9000 personnes auraient perdu la vie dont 1300 rien que pour la tornade qui frappa le pays le 26 avril 1989.
Concernant l’Australie, plusieurs études sur l’occurrence des tornades ont été réalisées. La base de données accessible sur le site officiel du « Bureau of Meteorology » permet d’accéder aux données concernant les tornades recensées. Ainsi, entre 2010 et 2016 inclus, 146 cas de tornades ont été recensés.
Selon certaines estimations, la moyenne annuelle pourrait tourner autour des 30 à 40 tornades.
Concernant le Japon, une étude réalisée par Ms. Hiroshi Niino et Tokunosuke Fujitani du « Meteorological Research Institute » de Tokyo, ainsi que de M. Tsukuba Ibaraki du « Japan Meteorological Agency » de Tokyo fait état de 677 cas de tornades entre 1961 et 1993 inclus. Beaucoup de ces cas de tornades pourraient être des trombes marines qui seraient rentrées dans les terres, car en effet, le plus grand nombre de cas a été observé sur les côtes.
La moyenne annuelle pourrait tourner autour des 20 à 50 cas.
Enfin, concernant l’Afrique du Sud, nous n’avons pas beaucoup d’informations mais certaines sources font état d’un nombre dépassant les 200 tornades recensées durant le 20ème siècle.
D'autres choses à savoir sur les tornades ainsi que quelques idées reçues
Si les tornades peuvent prendre différents noms (landspout ou tornades mésocyclonique), il existe d’autres tourbillons qui peuvent se développer soit, par temps orageux soit, par temps calme. Dans ce dossier, nous les passons rapidement en vue.
Les gustnados
Certains phénomènes tourbillonnaires peuvent parfois être considérés comme des tornades, tels que les gustnados (ou parfois appelés des tornades de fronts de rafale). Selon certaines sources, les gustnados sont des tornades « à part entière », pour d’autres par contre, ce sont des phénomènes qu’il faut distinguer des « vraies » tornades.
Les gustnados sont en fait des tourbillons qui se développent le plus souvent au passage d’un arcus. Ils ne sont généralement pas reliés directement à la base du nuage.
Le fait que d’une part, ces tourbillons apparaissent au passage du front de rafales (et sont donc en quelque sorte formés par le courant descendant de l’orage et non ascendant comme une tornade) et que d’autre part, ces tourbillons n’ont généralement pas de contact visible avec la base du nuage font qu’ils est difficile de les cataloguer comme de « véritables » tornades.
Les tourbillons de poussière (ou dust devils en anglais)
Les tourbillons de poussière ne se produisent pas par temps orageux, mais au contraire par de belles journées chaudes et ensoleillées.
C’est le réchauffement des rayons du soleil qui sont la cause de la survenue de ces phénomènes. Le sol n’étant pas toujours réchauffé uniformément, les différences de température vont induire des mouvements verticaux sur de faibles hauteurs. Des mouvements tourbillonnaires vont s’en suivre et si ceux-ci sont suffisamment prononcés, de véritables tourbillons peuvent se développer.
Les tourbillons de poussière ne sont généralement pas violents. Cependant, certains peuvent tout de même déplacer, voire envoler des légers légers, tels que du mobilier de jardin par exemple.
Certains phénomènes peuvent tromper l’observateur.
Ces « leurres » sont nombreux et il n’est pas toujours évident de savoir si on a affaire à une tornade ou non.
Parmi ceux-ci, les fractus sont en bonne position pour tromper l’œil d’un observateur. Prenant différents aspects, les fractus peuvent émaner sous la base d’un nuage orageux (sortes de nuages en lambeaux aspirés par le courant ascendant par exemple) mais aussi sous un arcus. Pour pouvoir différencier un fractus « suspect » d’une tornade, il est nécessaire de savoir si il y a une franche rotation du phénomène en entier, c’est à dire depuis la base du nuage sur lequel il est rattaché jusqu’à son contact avec le sol.
Là encore, ce n’est pas toujours évident car certains fractus peuvent donner l’impression de « tournoyer ». Mais cette impression sera balayée si on prend bien le temps d’analyser correctement le phénomène.
Il arrive très fréquemment que l’on se pose la question de savoir quelles sont les différences entre les cyclones, les ouragans et les tornades.
Les cyclones
Les cyclones sont des vastes systèmes dépressionnaires de plusieurs centaines de kilomètres de diamètre pouvant être d’origine tropicale (on parlera dès lors de cyclones tropicaux), ou d’origine extratropicale (on parlera alors de cyclones extratropicaux).
Les premiers se développent toujours sur les océans dont la température de surface est supérieure à 26°C. Ils apparaissent le plus souvent dans les régions tropicales, mais aucun cyclone ne peut se former à l’équateur car la force de Coriolis y est nulle. Le cyclone tropical tire son énergie dans le dégagement de la chaleur latente. Lorsqu’un cyclone tropical rentre dans les terres, il s’affaiblit rapidement car il n’est plus alimenté en air chaud et humide.
Les seconds se développent à des latitudes comprises entre les tropiques et les cercles polaires. Ils se forment généralement sur les océans et les mers mais peuvent également apparaître sur les terres. Ces cyclones extratropicaux sont en fait les dépressions « classiques » que l’on rencontre dans nos contrées. La taille de ces dépressions peut varier fortement, allant de quelques centaines de kilomètres à plus de 1000.
La différente importante avec un cyclone tropical est le mode de formation. Tandis que le cyclone tropical tire son énergie de la chaleur et de l’humidité fournie par les océans, le cyclone extratropical ne se développe généralement que par ce que l’on nomme « l’instabilité barocline« .
Les ouragans
Ce terme désigne à la fois un cyclone tropical et un cyclone extratropical. Cependant, pour pouvoir désigner un cyclone extratropical « ouragan », il est nécessaire que la vitesse des vents moyenne atteinte soit égale ou supérieure à 120 km/h.
Il n’est pas rare de lire dans la presse le terme « mini tornade » dès qu’un phénomène venteux ait provoqué des dégâts.
Non seulement le terme de « mini tornade » n’a aucune valeur scientifique mais en outre, il donne au grand public l’impression d’avoir affaire à un phénomène plutôt faible, ou de petite taille, ce qui n’est évidemment pas toujours le cas.
L’origine de la dénomination « mini tornade » demeure assez floue mais celle-ci pourrait remonter à plus deux décennies. Outre le fait que la presse utilise très (trop) régulièrement ce terme, certains organismes météorologiques l’utilise parfois également (et malheureusement), ce qui jette encore plus le doute quand à la justification de son utilisation.
Outre le terme « mini tornade », certains autres termes sont parfois utilisés comme « cyclone » ou « tempête » pour désigner une tornade. Une petite précision s’impose cependant concernant l’utilisation du terme « cyclone ».
En 1848, ce mot est utilisé pour la première fois par un savant anglais pour désigner en gros tout phénomène « qui tourne ». Cela comprend donc les phénomènes de petite dimension comme les tornades mais aussi les phénomènes de grande dimension comme les cyclones. Il faudra attendre la fin du 19ème siècle et surtout le début du 20ème pour que le mot « tornade » s’impose. Ainsi, dans les anciens manuscrits, le mot « cyclone » était régulièrement utilisé pour désigner les tornades.
Échelles de mesure
Aucun appareil de mesure ne permet aujourd’hui de mesurer la vitesse des vents à l’intérieur d’une tornade. Ainsi, les dégâts provoqués par le passage d’une tornade sont les meilleurs moyens pour mesurer l’intensité d’une tornade.
Cependant aux Etats-Unis, on utilise de plus en plus les mesures effectuées par les radars Doppler pour mesurer la vitesse du vent à une altitude proche de la centaine de mètres, voire un peu plus. Même si ces radars sont fiables, le fait d’une part, de ne toujours pas pouvoir mesurer en surface la vitesse des vents au sein même du tourbillon et d’autre part, le fait de ne pas avoir suffisamment de radars doppler mobiles n’autorisent pas les scientifiques à utiliser cet outil de mesure, du moins de manière courante.
Aujourd’hui, on utilise principalement trois échelles pour mesurer l’intensité des tornades à partir des dégâts observés. Ainsi, rappelons que ces échelles ne mesurent pas directement l’intensité de la tornade mais bien les dommages observés.
Ces échelles sont les suivantes:
- L’échelle de Fujita
- L’échelle de Fujita améliorée
- L’échelle de Torro
Pour pouvoir classer une tornade, on utilise généralement l’échelle de Fujita-Pearson. Basée sur l’intensité des dégâts observés, cette échelle a été élaborée en 1971 par M. Théodore Fujita, en collaboration avec Allan Pearson, directeur du Storm Prédiction Center (USA).
Néanmoins, cette échelle a fini par montrer ses limites dans ses applications car elle ne tenait pas compte du type d’habitations concernées. On peut imaginer en effet qu’une maison traditionnelle à la campagne n’offre pas la même résistance à une tornade qu’un immeuble de trois étages situé en ville.
C’est pour cela qu’une autre échelle a été élaborée aux Etats-Unis, il s’agit de la nouvelle échelle de Fujita. Celle-ci prend en compte notamment le type d’habitations que l’on retrouve habituellement sur le continent américain.
Toutefois, et nous reviendrons par la suite sur ce point concernant l’utilisation de la nouvelle échelle de Fujita, le fait que les habitats sont très différents d’un continent à un autre, voire même d’un pays ou d’une région à une autre pose d’autres problèmes. Ainsi, l’échelle de Fujita « originale » continue d’être utilisée dans de nombreux pays.
Voici les différents niveaux de l’échelle de Fujita avec la vitesse des vents estimée
- F0: 60 à 120 km/h
- F1: 121 à 180 km/h
- F2: 181 à 250 km/h
- F3: 251 à 330 km/h
- F4: 331 à 420 km/h
- F5: plus de 420 km/h
Afin de tenter de pallier au manque de précision de l’échelle de Fujita « originale », une nouvelle échelle de Fujita, dite échelle de Fujita améliorée, a été conçue aux Etats-Unis durant les années 2000. Celle-ci prend en compte la plupart des constructions bâties sur le continent américain.
Les avantages de cette échelle sont nombreux, notamment de permettre un classement plus précis suite aux nombreux indices récoltés durant les enquêtes de terrain.
Mais cette échelle avait, à l’origine, été créée en tenant compte de l’habitat américain. Hors en Europe, de nombreuses habitations ne correspondent pas à leurs consœurs d’outre Atlantique. De même, la végétation peut être assez différente et les feuillus ou les conifères ne sont pas les mêmes, que l’on soit par exemple dans le sud-est de la France, en Belgique ou dans les Grandes Plaines américaines. Ainsi, l’utilisation de la nouvelle échelle de Fujita dans nos contrées peut poser certains problèmes, parfois importants.
Ces raisons amènent notre collectif à ne toujours pas utiliser cette échelle, du moins tant que celle-ci ne tient pas en compte nos propres caractéristiques, tant concernant les habitations que la végétation.
Bien entendu, si à l’avenir la nouvelle échelle de Fujita tient compte de ces caractéristiques, nous l’adopterons sans aucune hésitation.
Comme l’échelle de Fujita originelle, la nouvelle échelle de Fujita comprend six niveaux, allant du stade EF0 au stade EF5.
Outre la précision des dégâts, les vents estimés sont également assez différents entre l’échelle originelle et la nouvelle échelle. Ces différences sont plus importantes dès que l’on « monte » de niveau. Ainsi, la différence entre le stade F5 de l’échelle originelle et le stade EF5 de la nouvelle échelle est très importante. Sur la première, il faut atteindre la vitesse des 420 km/h pour passer à ce niveau tandis que dans la nouvelle échelle, il faut atteindre les 322 km/h.
Voici un résumé des valeurs des vents selon les différents niveaux au sein de la nouvelle échelle de Fujita
- EF0: 105 à 137 km/h
- EF1: 138 à 178 km/h
- EF2: 179 à 218 km/h
- EF3: 219 à 266 km/h
- EF4: 267 à 322 km/h
- EF5: plus de 322 km/h
L’échelle de Torro a été élaborée au tout début des années 70 par M. Terence Meaden de la Tornado and Storm Research Organisation. Celle-ci fût présentée au grand public en 1975. Cette échelle, graduée en 12 niveaux, est en quelque sorte plus une échelle d’estimation de la mesure de la vitesse des vents qu’une échelle de dégâts, bien qu’elle tient compte également de ces derniers.
Ainsi, cette échelle peut servir à classer d’autres phénomènes que les tornades, par exemple les rafales de vent linéaires ou les rafales descendantes.
L’échelle de Torro est principalement utilisée en Europe, et plus particulièrement au Royaume-Uni et en Allemagne. Le fait que l’échelle de TORRO a été élaborée au Royaume-Uni, en tenant en partie compte de l’habitat propre à une franche partie de l’Europe de l’Ouest, dont la Belgique, permet plus aisément d’effectuer des classifications.
C’est principalement pour cette raison que notre collectif utilise cette échelle (ainsi que l’échelle de Fujita originelle) afin de classer les cas tornadiques, mais également les cas de rafales descendantes qui touchent la Belgique.
Ci-dessous, l’échelle de Torro est décrite avec un apport d’informations au niveau des dégâts en fonction de la catégorie de la tornade.
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Tornade T 0 : de 63 à 87 km/h, tornade légère
Les objets légers sont déplacés ou soulevés, les tentes et chapiteaux sérieusement malmenés, les brindilles et petites branches des arbres cassées, les ardoises des maisons abîmées.
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Tornade T 1 : de 88 à 116 km/h, tornade faible
Les chaises et mobiliers de jardin deviennent des projectiles, les cabanons de jardin sont endommagés, les toitures des maisons abîmées, les cheminées endommagées, les branches d’arbres cassées.
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Tornade T 2 : de 117 à 148 km/h, tornade modérée
Les caravanes sont déplacées, les cabanons de jardin détruits, les toitures des maisons fortement endommagées, les arbres les plus fragiles cassés ou déracinés.
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Tornade T 3 : de 149 à 183 km/h, tornade moyenne
Les bâtiments non solides (tels que garages extérieurs) sont fortement endommagés, certains arbres sont détruits ou déracinés et les toitures des maisons sont détruites pour la plupart.
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Tornade T 4 : de 184 à 220 km/h, tornade moyenne à forte
Les voitures sont déplacées, les caravanes projetées, les toitures des maisons complètement détruites, les arbres déracinés ou cassés.
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Tornade T 5 : de 221 à 258 km/h, tornade forte
Les poids lourds sont déplacés, les immeubles sont fortement endommagés, les habitations les plus fragiles peuvent s’écrouler.
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Tornade T 6 : de 259 à 299 km/h, tornade très forte
Certains murs d’habitations peuvent s’écrouler, les toitures les plus solides sont détruites.
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Tornade T 7 : de 300 à 341 km/h, tornade intense
Les immeubles à structure d’acier peuvent être fortement endommagés, les murs d’habitations sont renversés, l’écorce des troncs d’arbres est arrachée. Ces mêmes troncs d’arbres peuvent devenir des projectiles dangereux.
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Tornade T 8 : de 342 a 386 km/h ; tornade violente
Les véhicules sont projetés sur de grandes distances. L’intérieur des habitations est soufflé et les débris sont dispersés. Les habitations sont irrémédiablement détruites, les immeubles à structure d’acier fortement endommagés.
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Tornade T 9 : de 387 à 433 km/h, tornade très violente
Plus aucune maison n’est debout. L’écorce des arbres est totalement arrachée et les véhicules projetés sur de grandes distances.
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Tornade T 10 : supérieurs à 434 km/h, tornade extrême
Les maisons sont soulevées de leurs fondations et projetées à distance. Les véhicules sont totalement détruits.
Bien entendu, comme toutes les échelles de mesure, celle de Torro présente des inconvénients, le plus important est qu’elle ne tient pas réellement compte de l’aspiration que produit une tornade. Ainsi, pour les mêmes vitesses de vent estimées, une tornade fera beaucoup plus de dégâts qu’un vent linéaire ou qu’une rafale descendante.
Références
Ce dossier n’aurait pu être réalisé sans l’apport de nombreuses informations venant essentiellement à partir du web.
Nous savons que la plupart des connaissances orageuses viennent des Etats-Unis et les informations recueillies ici et là proviennent essentiellement de publications américaines. Seuls quelques sites francophones proposent des informations pertinentes.
Voici donc les ressources qui nous ont permis de proposer ce dossier qui se veut une première approche dans la compréhension des tornades. La très grande majorité des connaissances proviennent du National Weather Service et du Severe Storms Laboratory.
American Meteorological Society
Frank Roux – « Les Orages. Météorologie des grains, de la grêle et des éclairs »
Felix Aaron Bassous – « 66 jours dans la Tornado Alley »