Quels sont les dégâts causés et comment les prévoir ?
Quels sont les dégâts causés ?
Après le passage d'une tornade, les dégâts (matériels en principe) ne sont jamais les mêmes, ils varient en fonction de la puissance de la tornade :
Echelle de Fujita avec le détail des dommages pour chaque force.
Les dégâts causés par le passage d'une tornade, sont dus à :
- En premier lieu aux débris : ces débris sont constitués des différents objets qui peuvent se trouver sur le passage de la tornade et qui sont soulevés et transportés à grande vitesse. On peut trouver des voitures, des toits de maisons, des arbres, des pierres... Ces objets peuvent parcourir plusieurs kilomètres selon la puissance de la tornade.
- la différence de pression : lors du passage de la tornade à proximité d'une habitation, il y a une grande différence de pression entre celle du tuba de la tornade (qui correspond à une baisse de 100 hPa par rapport à la pression atmosphérique normale) et la pression à l'intérieur du bâtiment, qui peut entrainer l'explosion du bâtiment. En effet, l'air enfermé dans la maison va créer une poussée importante vers l'extérieur sur les murs, les portes et les fenêtres de la maison, qui vont exploser.
Parmi les dégâts causés par des débris, on a relevé quelques anecdotes assez impressionnantes telles que :
- Une aile d'avion emportée sur plus de 15 km,
- Une maison entière propulsée à 3 km,
- Un piano à queue de 250 kg retrouvé à 400m de son point d'origine.
Ces dégâts restent principalement localisés sur une zone que l'on appelle "le corridor" avec les débris répartis en général de part et d'autre de ce chemin.
Ce corridor est bien visible sur les 2 photos ci-dessous.
Voici des photos aériennes pour comparer les dégâts selon la puissance de la tornade (selon l'échelle de Fujita) :
Force 1 : entre 120 et 170 km/h Force 2 : entre 180 et 250 km/h
Force 3 : entre 260 et 330 km/h Force 4 : entre 310 et 410 km/h
Force 5 : 420 et 510 km/h
La courbe ci-dessous représente la puissance d'une tornade (échelle de Fujita) en fonction de la force des vents :
En faisant une tabulation avec la calculatrice, nous avons montré que la courbe "Force des vents = fct de force de Fujita) était affine (de forme f(x)=ax+b) avec comme équation f(x) = 27,4 . x.
Comment les prévoir ?
Prévoir une tornade est quelque chose de compliqué pour 3 raisons :
- sa formation est très rapide,
- sa durée de vie est aussi très courte,
- sa petite taille à la surface de la Terre (contrairement à un orage qui peut mesurer plusieurs centaines de kilomètres de long).
La prévention des tornades est une affaire récente. En effet, les premières mesures de radars météorologiques pour rechercher d'éventuelles tornades ont été réalisées au début des années 1970. Depuis, le National Weather Service (service météorologique américain) utilise des radars Doppler.
Le radar météorologique Doppler présente non seulement toutes les caractéristiques du radar météorologique classique, c'est-à-dire qu'il permet d'évaluer l'intensité des perturbations et la distance à laquelle elles se trouvent, mais en plus de cela, les radars météorologiques Doppler peuvent aussi mesurer la vitesse et l'orientation du mouvement de ces perturbations.
Un radar Doppler
Le principe du radar météorologique est d'envoyer une quantité d'onde dans l'air ; ces ondes sont ensuite réfléchies par toute sorte d'obstacles qui peuvent être de la pluie, de la neige ou un massif, qu'on appelle plus simplement cibles. Vu que les ondes sont réfléchies, le radar va les capter et grâce à cela, on peut savoir la distance et la taille de la cible. On peut aussi mesurer l'intensité d'une perturbation grâce à l'intensité de la réflexion des ondes. Dans une perturbation pluvieuse, plus la pluie est intense, plus l'espace entre chaque goutte d'eau est réduit, donc cela veut dire qu'il y aura plus d'ondes qui seront réfléchies. Donc, plus le radar reçoit d'onde, plus la perturbation est intense.
Ces radars fonctionnent selon le principe physique : D = c*t/2
avec c = la célérité (3*10^8 m/s),
t = le temps en seconde, entre l'émission et la réception de l'onde réfléchie,
D = la distance en m.
Le système à radar Doppler a une caractéristique supplémentaire par rapport aux radars météorologiques classiques : en plus de savoir la distance à laquelle se trouve la perturbation, il permet de déterminer le sens de déplacement de celle-ci.
Le système utilisé par ce radar est l'effet Doppler : le radar émet des pulsations d'ondes de longueur d'onde définie qui vont se réfléchir sur la cible, après le radar réceptionne l'écho et analyse à nouveau les caractéristiques de l'onde. Quand la cible se dirige vers le radar, l'onde reçue a une fréquence plus élevée que l'onde initiale. A l'inverse, si la cible s'en éloigne, la fréquence de l'écho sera plus petite. L'effet Doppler permet donc de déterminer avec précision la vitesse d'une tornade qui se déplace dans l'axe du radar.
Ce phénomène est présent dans la vie de tous les jours. On peut prendre comme exemple celui du sifflet d'un train : plus le son du sifflet est fort et aigu, plus le train se rapproche ; plus le bruit s'atténue, plus le train s'éloigne.
C'est exactement le même phénomène pour les voitures en Formule 1 quand on les regarde à la TV : plus la F1 se rapproche de la caméra, plus le bruit est aigu et fort, et plus elle s'en éloigne, plus le bruit parait lointain et sourd.
Le radar Doppler est utilisé dans d'autres domaines que la météorologie ; on peut citer par exemple :
- la circulation routière pour le contrôle de la vitesse des voitures,
- en aviation (tous les avions sont équipés de ce genre de système pour le trafic aérien et la météo),
- en médecine pour la détermination de la vitesse du sang dans les vaisseaux.
Il y a un algorithme qui permet d'analyser les données du radar Doppler, il faut qu'il y est une indication, une signature qui permet d'indiquer la présence d'une tornade sous l'orage. Mais on ne détecte pas la tornade en elle-même car les dimensions d'une tornade sont trop faibles (diamètre inférieur à 100 mètres) par rapport à la résolution qu'atteint le radar (qui est aux alentours de 1 km).
Le radar Doppler permet de trouver la quantité et le nombre de précipitations, les variations des vents et le front des rafales et les configurations cycloniques (rotation des masses d'air) propices aux tornades, mais il faut que l'orage cible se trouve dans la zone que peut couvrir le radar, c'est-à-dire environ 300 km. Pour une tornade, cela est plus complexe, il faut que le radar soit dans une zone plus proche (environ 100 km de la zone étudieé) pour calculer correctement le taux de rotations des masses d'air (le mésocyclone). De plus, il faut savoir que la formation de la tornade ne peut être prédite que quelques minutes, voire 30 min au maximum, avant sa formation.
Voici un rapport montrant des échos traités par un radar Doppler :
- Les couleurs chaudes (jaunes, rouges, orange) correspondent aux gouttes qui se rapprochent, se déplacent en direction du radar.
- Les couleurs froides (bleues, vertes) correspondent aux gouttes qui vont dans le sens opposé au positionnement du radar.
- Quand le mouvement des gouttes est perpendiculaire au radar, la valeur est nulle.
Sur le rapport, on peut voir aussi la formation prématurée d'une tornade grâce à l'effet crochet, ce sont les vents qui vont dans le sens contraire des uns des autres, et qui commencent à tourbilloner et à former une sorte de crochet à cause de la rotation des vents (en bas à gauche sur le rapport) et cela sur une zone relativement réduite.
Toutes les rotations des vents dans un orage ne sont pas forcément associées à une tornade. Il y a plusieurs facteurs à prendre en compte :
- Il faut qu'il dépasse un seuil entre les vents entrants et les vents sortants,
- Il faut détecter cette rotation à une certaine altittude dans le nuage puis par la suite, qu'elle descende avec le temps.
Donc, dans tous ces facteurs sont réunis, le logiciel alerte le météorologue qui peut donc étudier les données envoyées par le radar. Malgré tous les récents progrès dans ce domaine, il faut prendre en compte que le taux de réussite de l'algorithme est seulement de 30%.
Le radar Doppler n'est pas le seul moyen utilisé pour la prévention, il y a :
- Les caméras infrarouges, qui détectent la chaleur émise lors de la formation de la tornade.
- Les satellites, qui détectent les vents violents donc la création d'orages ; leurs avantages sont qu'ils ont une plus grande portée que les radar Doppler, qu'ils sont en rotation autour de la Terre et donc qu'ils peuvent détecter en temps réel le mouvement de masses nuageuses. Leur inconvénient est que, étant prises du ciel, ces informations ne sont pas assez précises pour savoir si il y a présence ou non d'une tornade, à cause de leur trop petite taille.
- Les chasseurs de tornades : la plupart du temps, ce sont des volontaires ou simplement des passionés de tornades, qui se rendent sur le terrain, généralement pour prendre des photos mais aussi pour avertir de la forme du vortex, la puissance de la tornade, ses caractéristiques, la puissance des vents et la direction qu'elle prend. Quand les systèmes métérologiques sont limités, rien ne vaut une personne sur le terrain.
Comment s'en protéger ?
Malgré les systèmes décrits ci-dessus, on ne peut prévoir une tornade au grand maximum une heure avant qu'elle n'achève sa formation, c'est-à-dire qu'elle touche le sol. Si les moyens de prévention se sont développés avec le temps, il faut dire que c'est encore trop juste pour déplacer la population d'une ville entière. Mais si l'on compare les chiffres d'une tornade de même intensité il y a 100 ans et de nos jours, le bilan des morts sera moins important maintenant car, tout d'abord, on a développé de nouvelles techniques de construction dans les zones à risques, c'est-à-dire qu'au lieu d'être construites sur des fondations de pierres, elles sont incorporées dans des fondations en ciment.
Deuxième moyen amélioré, les moyens de communication. Maintenant les gens sont informés par la radio, la télévision, ce qui permet de prévenir un grand nombre de gens dans un petit laps de temps.
Puis, pour finir, on sait qu'une tornade n'est pas arrétable, et que des gens ne veulent quitter leurs maisons sous aucun prétextes. Dorénavant, on possède des équipes de secouristes spécialement entrainées pour rechercher des gens enfouis sous des décombres.
Si vous habitez dans une zone à risques, voici certains gestes qui peuvent vous aider :
- Se tenir loin des portes et des fenêtres,
- Se réfugier au sous-sol, ou sous un objet solide (table robuste, escaliers...),
- Eviter les lieux avec des grands toits (stade, grange),
- Si vous vous trouvez en pleine air, déplacez vous dans le sens perpendiculaire à la trajectoire de la tornade, ou sinon, allongez vous dans un fossé,
- Ne pas rester dans une voiture ou une caravane,
- Si il n'y a pas d'abris, accrochez vous à la base d'un arbre.