Comment fonctionnent les tornades

Une tornade frappe Pampa, Texas. Voir plus de photos de catastrophes naturelles. Alan R. Moller / Stone / Getty Images

Les mythes regorgent de créatures fantastiques et destructrices. Si ce n'est pas un ange au niveau de la ville, alors ce sont des géants qui déambulent avec vengeance dans des villes sans méfiance. En réalité, toutes les calamités que nous sommes susceptibles de rencontrer sont dues à des phénomènes naturels et à la volonté humaine. Mais de tous les pouvoirs destructeurs de notre monde, aucun ne ressemble à la férocité et à la forme de ces monstres mythiques tout à fait comme des tornades. Ces tempêtes descendent comme un poignard des nuages. Ils dominent les bâtiments les plus hauts comme des titans. Et quand ils s'en prennent à leur environnement, ils semblent souvent agir avec une intention malveillante et consciente.

-Définissez la peur et la superstition, et vous êtes toujours confronté à l'un des sites les plus impressionnants du monde naturel. Ces colonnes de tempête torsadées peuvent atteindre des vitesses de vent de 512 km / h (318 mph) et mesurer des kilomètres de diamètre, marquant la Terre et décimant les maisons et les bâtiments. Pourtant, dans certaines parties du monde, ces puissantes tempêtes se produisent régulièrement. Les États-Unis à eux seuls subissent plus de 1 000 tornades par an, et des tempêtes ont été signalées sur tous les continents sauf l'Antarctique [source: Tarbuck].

Alors que la plupart des tempêtes sont faibles et se produisent dans des zones à faible densité de population, les tornades ont été connues pour avoir frappé de grandes zones métropolitaines et ont infligé de lourdes pertes à de nombreuses villes. En 1925, le tristement célèbre twister américain à trois états a frappé certaines parties du Missouri, de l'Illinois et de l'Indiana, faisant 695 morts..

Contenu

1. Ce que votre baignoire peut vous apprendre sur les tornades
2. Tornades et orages
3. Évaluations de la tornade

La mécanique d'un simple bain à remous de baignoire est très similaire au vortex d'une tornade. Darryl Torckler / La banque d'images / Getty Images

Si vous avez déjà vu un bain à remous se former dans votre baignoire ou votre évier en vidant l'eau, vous avez été témoin des principes fondamentaux d'une tornade au travail. Le tourbillon d'un drain, également connu sous le nom de vortex, se forme à cause du courant descendant que le drain crée dans le plan d'eau. L'écoulement descendant de l'eau dans le drain commence à tourner et, à mesure que la rotation s'accélère, un vortex se forme.

Pourquoi l'eau commence-t-elle à tourner? Il y a de nombreuses explications, mais voici une façon d'y penser. Imaginez-vous comme une particule dans l'eau, soudainement attirée vers la succion créée par le drain. Au début, vous vous retrouveriez à accélérer vers le drain. Puis, littéralement, il y a une torsion. En raison de votre élan précédent et du nombre d'autres particules se précipitant vers le drain en même temps, il y a de fortes chances que vous soyez poussé d'un côté du point d'aspiration lorsque vous arrivez. Cette déviation vous met sur un chemin en spirale vers le point d'aspiration, comme un papillon de nuit en spirale vers une lumière. Une fois que la spirale a commencé dans une direction, elle a tendance à influencer toutes les autres particules à mesure qu'elles arrivent. Une très forte tendance en spirale est créée. Finalement, il y a assez d'énergie en spirale pour créer un vortex.

Les tourbillons sont évidemment un phénomène courant. Après tout, vous les voyez tout le temps dans des baignoires et des éviers. Petit diables de poussière se forment parfois lorsque les vents soufflent sur les déserts chauds, et les feux de forêt sont connus pour produire des tourbillons de flammes et de cendres appelés tourbillons de feu. Les scientifiques ont même observé des diables de poussière sur Mars et repéré tornades solaires fouetter du soleil.

Dans une tornade, le même genre de chose se produit que dans notre exemple de baignoire, sauf avec de l'air au lieu de l'eau. Une grande partie des régimes de vent de la Terre est dictée par des centres de basse pression, qui aspirent de l'air plus frais et à haute pression de la zone environnante. Ce flux d'air pousse l'air à basse pression jusqu'à des altitudes plus élevées, mais l'air se réchauffe et est également poussé vers le haut par tout l'air derrière lui. La pression de l'air à l'intérieur d'une tornade est jusqu'à 10% inférieure à celle de l'air environnant, ce qui fait pénétrer l'air ambiant encore plus rapidement.

Une tornade descend du mésocyclone d'un orage sur le Nouveau-Mexique. A. T. Willett / La Banque d'images / -Getty Images

-Les tornades ne font pas qu'apparaître - elles se développent à la suite d'orages, où il y a déjà un flux d'air chaud à basse pression régulier pour faire démarrer les choses. C'est un peu comme quand un concert de rock éclate en émeute. Les conditions étaient déjà instables; ils ont simplement dégénéré en quelque chose d'encore plus dangereux.

-Les orages eux-mêmes se forment comme beaucoup d'autres nuages: une masse d'air chaud et humide monte et se refroidit, provoquant la condensation de la vapeur d'eau en nuages. Cependant, si le courant ascendant continue, cette masse nuageuse continuera à croître et à s'élever à 40 000 pieds (12192 m) ou plus dans le troposphère, la couche la plus basse de l'atmosphère dans laquelle nous vivons. Un nuage d'orage typique peut accumuler une énorme quantité d'énergie. Si les conditions sont réunies, cette énergie crée un énorme courant ascendant dans le nuage, mais d'où vient l'énergie?

Les nuages ​​se forment lorsque la vapeur d'eau se condense dans l'air. Ce changement d'état physique libère de la chaleur et la chaleur est une forme d'énergie. Une grande partie de l'énergie d'un orage est le résultat de la condensation qui forme le nuage. Chaque gramme d'eau condensée produit environ 600 calories de chaleur - et 80 autres calories de chaleur par gramme d'eau résultent du gel dans la haute atmosphère. Cette énergie augmente la température du courant ascendant, ainsi que l'énergie cinétique du mouvement de l'air vers le haut et vers le bas. L'orage moyen libère environ 10 000 000 kilowattheures d'énergie - l'équivalent d'une ogive nucléaire de 20 kilotonnes [source: Britannica].

Dans orages supercellulaires, les courants ascendants sont particulièrement forts. S'ils sont assez forts, un vortex d'air peut se développer tout comme un vortex d'eau se forme dans un évier. Ce précurseur de la tornade s'appelle un mésocyclone, et est généralement de 2 à 6 miles (3 à 10 kilomètres) de large. Un mésocyclone se forme, il y a environ 50% de chances que la tempête dégénère en tornade en 30 minutes environ.

Certaines tornades consistent en un seul vortex, mais d'autres fois plusieurs vortex d'aspiration tournent autour du centre d'une tornade. Ces tempêtes dans une tempête peuvent être plus petites, avec un diamètre d'environ 9 mètres, mais elles connaissent des vitesses de rotation extrêmement puissantes..

La tornade descend d'un nuage d'orage comme une énorme corde d'air tourbillonnante. Des vitesses de vent comprises entre 200 et 300 mi / h (322 et 483 km / h) ne sont pas rares. Si le vortex touche le sol, la vitesse du vent tourbillonnant (ainsi que le courant ascendant et les différences de pression) peut causer d'énormes dégâts, déchirer les maisons et projeter des débris potentiellement mortels..

La tornade suit un chemin contrôlé par la route de son nuage d'orage parent, et elle semblera souvent sauter. Les sauts se produisent lorsque le vortex est perturbé. Vous avez probablement vu qu'il est facile de perturber un vortex dans la baignoire, mais ensuite il se reformera. La même chose peut arriver au vortex d'une tornade, la faisant s'effondrer et se reformer le long de son chemin.

Les petites tornades ne peuvent prospérer que pendant quelques minutes, couvrant moins d'un mile de terrain. Les plus grosses tempêtes, cependant, peuvent rester au sol pendant des heures, couvrant plus de 150 km et infligeant des dégâts quasi continus en cours de route..

À ce stade, vous vous demandez peut-être comment les tornades se dissipent finalement. Les scientifiques débattent encore de la façon dont ces tempêtes meurtrières meurent, mais l'un des principaux suspects n'est autre que l'orage parent: le mésocyclone en rotation. Les tornades ont besoin d'instabilité et de rotation. Perturbez le flux d'air, enlevez son humidité ou détruisez son équilibre instable d'air chaud et froid, et il ne peut pas fonctionner. Souvent, une tornade mourra à cause du froid sortie de l'air provenant de la chute des précipitations perturbe l'équilibre.

Les tornades font partie des tempêtes les plus dangereuses de la planète et, alors que les météorologues s'efforcent de protéger les populations vulnérables grâce à une alerte rapide, elles aident à classer les tempêtes par gravité et dommages potentiels. Les tornades ont été classées à l'origine sur le Échelle de Fujita, nommé d'après son inventeur, le météorologue de l'Université de Chicago T. Theodore Fujita. Le météorologue a créé l'échelle en 1971 en fonction de la vitesse du vent et du type de da-mage causé par une tornade. Il y avait six niveaux sur l'échelle d'origine.-

F0

• Vitesse du vent: 40-72 mph (64-116 km / h)
• Dommages légers: arrache les branches des arbres; arrache les arbres à racines peu profondes du sol; peut endommager les panneaux de signalisation, les feux de circulation et les cheminées

F1

• Vitesse du vent: 117-180 km / h (73 à 112 km / h)
• Dommages modérés: les matériaux de toiture et le revêtement de vinyle peuvent être déplacés; les maisons mobiles sont très vulnérables et peuvent facilement être renversées des fondations ou renversées; les automobilistes peuvent être envoyés hors route et éventuellement renversés

F2

• Vitesse du vent: 113 à 157 mi / h (181 à 253 km / h)
• Dommages considérables: les arbres bien établis sont facilement déracinés; les mobile homes sont décimés; des toits entiers peuvent être arrachés des maisons; les wagons et les transports routiers sont renversés; les petits objets deviennent des missiles dangereux

F3

• Vitesse du vent: 254 à 332 km / h (158 à 206 mi / h)
• Dommages graves: les forêts sont détruites car la majorité des arbres sont arrachés du sol; des trains entiers déraillent et sont renversés; les murs et les toits sont arrachés aux maisons

F4

• Vitesse du vent: 333 à 418 km / h (207-260 mph)
• Dommages dévastateurs: les maisons et autres petites structures peuvent être entièrement rasées; les automobiles sont propulsées dans les airs

F5

• Vitesse du vent: 419-512 km / h (261-318 mph)
• Dommages incroyables: les voitures deviennent des projectiles lorsqu'elles sont lancées dans les airs; des maisons entières sont complètement détruites après avoir été arrachées des fondations et envoyées tomber au loin; les structures en béton armé peuvent être gravement endommagées [source: NOAA]

En février 2007, l'échelle Fujita a été remplacée par l'échelle Fujita améliorée. La nouvelle échelle «EF» est similaire à son prédécesseur. Il classe les tornades en six catégories différentes (EF0 à EF5 au lieu de F0 à F5). Là où l'échelle EF diffère, cependant, c'est dans le nombre de critères utilisés pour évaluer le niveau de dommage d'une tornade. Premièrement, il y a des indicateurs de dommages - des objets qui peuvent être endommagés par la tornade. Ceux-ci sont classés de 1 (petites granges) à 28 (arbres résineux). Chaque indicateur de dégâts peut également varier degrés de dommage (DOD). Chaque DOD correspond à des vitesses de vent estimées.-

-Par exemple, un motel a 10 degrés de dommages, allant des fenêtres cassées (3) à l'effondrement de la majeure partie du toit (6) jusqu'à la destruction complète du bâtiment (10). Si les fenêtres d'un motel sont brisées, mais qu'il ne subit pas de dommages plus importants, la vitesse du vent la plus basse possible est de 119 km / h (74 mi / h), tandis que la vitesse la plus élevée possible est de 172 km / h. Les météorologues font la moyenne de ces vitesses, ce qui signifie que la vitesse du vent prévue est de 143 km / h. Un examen de l'échelle EF révèle que 89 mph tombe dans la catégorie EF1, de sorte que la tornade est classée comme EF1. Pour plus d'informations sur l'échelle EF, consultez le site Web officiel de la NOAA.

Tornades et maisons qui explosent

Avez-vous déjà entendu qu'une tornade peut faire exploser votre maison? Ce mythe particulier semble crédible au début. L'idée est que les tornades entraînent une telle baisse de la pression atmosphérique que la pression plus élevée à l'intérieur de votre maison la fera exploser à moins que vous n'ouvriez toutes les fenêtres. Heureusement pour les propriétaires, il n'y a pas de vérité à cela. À moins que vous ne viviez dans un vaisseau spatial abattu, votre maison a probablement suffisamment d'aération pour éviter une explosion. Tout ce que vous permettra d'ouvrir les fenêtres, c'est de rendre un peu plus facile pour les débris de vous frapper pendant que la tempête roule.

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Plus de liens intéressants

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Sources

• Davis, T. Neil. «Article # 227 de Dust Devils». Forum scientifique de l'Alaska. 2 juin 1978 (26 septembre 2008) http://www.gi.alaska.edu/ScienceForum/ASF2/227.html
• Edwards, Roger. "La FAQ Tornado en ligne." NOAA. 26 mai 2008. (2 octobre 2008) http://www.spc.noaa.gov/faq/tornado/
• «Les surprises de SOHO incluent des tornades sur le soleil». Science Daily. 20 avril 1998. (26 septembre 2008) http://www.sciencedaily.com/releases/1998/04/980430083400.htm
• Swanson, Bob et Doyle Rice. "Un tourbillon de feu éclate pendant l'incendie de Californie." États-Unis aujourd'hui. 13 juillet 2006. (26 septembre 2008) http://blogs.usatoday.com/weather/2006/07/fire_whirl_erup.html
• Tarbuck, Edward et Frederick Lutgens. "Earth Science: Eleventh Edition". Salle Pearson Prentice. 2006.
• "Tornade." Encyclopédie en ligne de Britannica. 2008. (26 septembre 2008) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/599941/tornado
• «Tornado Science, Facts and History». Science en direct. (26 septembre 2008) -http: //www.livescience.com/environment/050322_tornado_season.html