La première étape de la prévision de l’apparition probable de tornades consiste à identifier les régions où les conditions sont favorables au développement de forts orages. Les ingrédients essentiels pour l’apparition de tels orages sont de l’air frais et sec aux niveaux moyens de la troposphère superposé à une couche d’air humide et conditionnellement instable près de la surface.

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Catastrophes naturelles : Réalité ou fiction ?

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Les conditions menant généralement au développement d’orages se produisent le long du côté chaud de la ligne de démarcation, ou front, qui sépare l’air froid et sec de l’air chaud et humide. Le degré d’instabilité présent dans l’atmosphère est approximé par les contrastes de température et d’humidité à travers la frontière frontale qui divise les deux masses d’air. Pour qu’une tempête génère des tornades, d’autres facteurs doivent être présents. Le plus important d’entre eux est un profil de vent tournant (c’est-à-dire un déplacement progressif du vent, dans le sens des aiguilles d’une montre dans l’hémisphère nord et dans le sens inverse dans l’hémisphère sud, avec l’augmentation de la hauteur) aux niveaux inférieurs et moyens, ainsi que des vents forts aux niveaux supérieurs. Ces deux actions du vent sont nécessaires pour produire la rotation requise dans l’air qui peut finalement aboutir à une tornade. Un profil de vent tournant peut être fourni par les mêmes forts contrastes de température alimentant l’orage, et les vents de haute altitude peuvent être fournis par le courant-jet, le mince ruban d’air à grande vitesse que l’on trouve dans la moitié supérieure de la troposphère.

Pour la génération d’une tornade, la rotation diffuse doit être concentrée dans une petite zone alors qu’une tempête en évolution passe par plusieurs étapes distinctes de développement. La première apparition de la rotation dans une tempête est causée par l’interaction d’un courant ascendant fort et persistant avec les vents qui soufflent à travers et autour de la tempête. La rotation s’intensifie à mesure que la vitesse du vent augmente et que sa direction vire du sud-est au sud puis autour de l’ouest (dans l’hémisphère nord) avec une hauteur croissante dans la moitié inférieure de la troposphère.

Les prévisionnistes américains ont appris à surveiller attentivement le profil du vent dans les régions d’instabilité et à estimer comment les températures et les vents évolueront au cours d’une journée, tout en suivant le mouvement et l’intensité du courant-jet. À l’aide de systèmes d’observation modernes, tels que des radars à pointage vertical (appelés profileurs de vent) et des systèmes d’imagerie sur des satellites qui peuvent mesurer le flux de vapeur d’eau dans l’atmosphère terrestre, les prévisionnistes peuvent généralement identifier les endroits où les conditions seront favorables à la formation de tornades une à sept heures à l’avance. Ces informations sont transmises au public sous la forme d’une veille de tornade. Une alerte à la tornade est émise lorsqu’une tornade a été repérée soit visuellement, soit sur un radar météorologique.

Une fois que de forts orages commencent à se former, les bureaux locaux du National Weather Service surveillent leur développement à l’aide d’images provenant de capteurs satellites et, surtout, de radars. Ceux-ci permettent aux prévisionnistes de suivre l’évolution des orages et d’estimer leur intensité. Dans le passé, les radars de surveillance météorologique ne fournissaient des informations que sur l’intensité des précipitations au sein des orages. Les prévisionnistes devaient alors déduire le début de la rotation au sein du courant ascendant d’un orage à partir de preuves circonstancielles, comme le moment où les précipitations commençaient à s’enrouler autour du courant ascendant pour produire un « écho de crochet », une région de précipitations en forme de crochet qui s’échappe de l’orage principal et s’enroule autour du courant ascendant. Ces déductions étaient très subjectives et susceptibles de provoquer de fausses alarmes ou des alertes à très court terme. Aujourd’hui, les radars de surveillance météorologique modernes fournissent non seulement des informations sur l’intensité des précipitations d’un orage, mais utilisent également le principe Doppler pour détecter les vents à l’intérieur des orages. La vitesse du vent est déterminée à partir des ondes radio réfléchies par les gouttes de pluie et autres particules entraînées par le vent.

Les radars Doppler peuvent mesurer la rotation dans le courant ascendant et permettent aux prévisionnistes d’observer la formation d’un mésocyclone (c’est-à-dire une région d’air en rotation dans un orage). Sur le radar Doppler, la présence d’un mésocyclone bien organisé est indiquée par une petite région de cisaillement concentré dans le vent. D’un côté du mésocyclone, les vents en rotation se dirigent vers le radar, et de l’autre, ils s’en éloignent. Dans certains cas, la formation du noyau de la tornade peut être détectée. Le cœur de la tornade est une région grossièrement cylindrique où la pression atmosphérique est plus basse et qui est délimitée par les vents tangentiels maximums (les vents les plus rapides circulant autour du centre de la tornade). L’indication radar d’une rotation concentrée intense est appelée signature du tourbillon de tornade, bien que cette zone ne se transforme pas toujours en noyau de tornade. Ces améliorations ont permis aux prévisionnistes d’augmenter les délais d’alerte tout en réduisant les fausses alertes.

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