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Tornades ou rafales descendantes ?

14/11/2018

Lors de la séquence de temps perturbé de la fin de semaine dernière, plusieurs phénomènes venteux destructeurs très localisés se sont produits en diverses régions, causant à leur passage d'importants dégâts matériels. Dans certains cas, il peut s'agir de tornades et dans d'autres de rafales descendantes.Voici quelques explications sur ces phénomènes météorologiques.

Au moins 5 phénomènes venteux ont été relayés par la presse et sur les réseaux sociaux dans les Pays-de-la-Loire entre la nuit de samedi 10 au dimanche 11 et la matinée de dimanche dans les localités suivantes :

  • l'île d'Yeu (Vendée, 85)
  • Saint-Georges-de-Montaigu (Vendée, 85)
  • Saint-Brevin-les-Pins (Loire-Atlantique, 44)
  • Le Loroux-Bottereau (Loire-Atlantique, 44)
  • Champtocé-sur-Loire (Maine-et-Loire, 49)

Environ 48 heures avant ces rafales descendantes, en fin de nuit du 8 au 9 novembre, une probable tornade aurait circulé en périphérie est de Montpellier, sur la commune du Crès (Hérault), causant d'important dégâts.

Par ailleurs des trombes marines ont été observées sur la Côte d'Azur à la même période, notamment le samedi 10 au large de Cannes.

Des phénomènes venteux intimement liés aux orages

Le point commun entre ces divers phénomènes est leur caractère très localisé, violent et bref, qui s'explique par le fait que ces rafales ou tornades se produisent toujours sous des nuages d'orage (cumulonimbus) dont la taille est de l'ordre de la dizaine de kilomètres (et seule une partie de l'orage donne lieu à ces violentes rafales). Le caractère bref du phénomène en un lieu donné s'explique en premier lieu par le fait que l'orage en question se déplace à une certaine vitesse (typiquement autour de 50 ou 60 km/h), et en second lieu par le fait que l'orage est rarement « venteux » tout au long de sa durée de vie : il subit des phases d'intensification et d'affaiblissement, si bien qu'un même orage produisant des dégâts sur une commune A peut très bien ne pas produire de dégâts sur la commune B située quelques kilomètres plus loin sur sa trajectoire si l'orage s'affaiblit ou la tornade se dissipe.

La majorité des dégâts venteux localisés est liée à des rafales descendantes. Elles se produisent dans le « courant de densité » d'un orage, une zone où l'air accompagné de précipitations intenses s'abat plus ou moins violemment du nuage vers le sol (effet « coup de poing »).

Les plus violentes rafales descendantes, appelées microrafales ou macrorafales suivant la taille de la zone impactée ("microbursts" ou "macrobursts" en anglais), peuvent atteindre de l'ordre de 150 à 200 km/h voire autour de 250 km/h dans des cas plus rares et extrêmes, et ce dans un couloir pouvant être de quelques centaines de mètres, ce qui peut faire croire qu'il s'agit d'une tornade.

Les conditions atmosphériques dans lesquelles se forment ces orages à l'origine de fortes rafales ou de tornades ont en commun :

  • l'instabilité verticale : anomalie chaude et humide dans les basses couches de l'atmosphère (2 premiers km) couplée à une anomalie froide en moyenne troposphère (vers 5 ou 6 km);
  • un cisaillement vertical de vent suffisamment fort (situation souvent propice quand le flux de moyenne troposphère dépasse 80 ou 100 km/h);
  • couche d'air sec entre 3 et 5 km d'altitude, favorisant l'évaporation d'une partie des précipitations, ce qui peut renforcer les courants de densité. La quantité de mouvement présente en moyenne troposphère peut se retrouver près du sol en cas de fort courant de densité, et même parfois augmentée (si l'évaporation est massive);
  • forte divergence des vents près de la tropopause.

Situation le dimanche 11 novembre 2108 à 03 h UTC (4 h du matin)
situation le dimanche 11/11 à 03h UTC (4h du matin) : superposition de l'image radar à peu près au moment des fortes rafales sur le nord de la Vendée avec des champs de modèle ARPEGE (géopotentiel et surtout vent à 500 hPa (vers 5 km d'altitude) seuillé au-dessus de 60 nœuds (plus de 110 km/h), indiquant donc le flux rapide de moyenne troposphère donc le fort cisaillement vertical de vent ; en plage de couleur orangée est indiquée la zone avec de l'instabilité verticale favorable au déclenchement d'orages). On voit que la zone impactée par les fortes rafales orageuses (départements 44, 85 et 49) sont dans la zone où on a à la fois un flux rapide d'altitude et de l'instabilité : ce n'est pas un hasard ! - © Météo-France
(Cliquer sur la carte pour l'agrandir)

Qu'est-ce qu'une tornade ?

Schéma de formation d'une tempête
Schéma de formation d'une tempête - © Météo-France

La tornade est un violent tourbillon venteux d'axe vertical se formant entre la base d'un cumulonimbus et le sol. Son diamètre est souvent de l'ordre d'une centaine de mètres, mais est très variable d'une tornade à l'autre, pouvant aller de seulement quelques dizaines de mètres jusqu'à 3 ou 4 kilomètres pour les plus larges. La partie visible du vortex est constituée de gouttelettes d'eau (condensation de la vapeur d'eau à cause de la forte chute de pression localisée) ainsi que de poussières et débris soulevés depuis le sol. Les dégâts sont à la fois créés par les vents eux-mêmes, et aussi par la chute brutale de pression sous la tornade. Contrairement aux rafales descendantes, la tornade s'accompagne d'un mouvement ascendant (succion).

L'intensité des tornades se classe sur l'échelle de Fujita (ou échelle de Fujita « améliorée », utilisée plus récemment), allant des niveaux EF0 à EF5, en fonction des dégâts causés.

On dénombre en moyenne 20 à 50 tornades par an sur la France. La grande majorité de ces tornades est d'intensité faible, EF0 à EF1, c'est-à-dire avec des rafales inférieures à 180 km/h (environ 90% des cas), mais des catégories supérieures sont aussi observées épisodiquement, d'autant plus rares que leur intensité est violente.

La tornade du 3 août 2008 à Hautmont (Nord) était d'intensité EF4 à son maximum (plus de 270 km/h environ). Seules deux tornades EF5 ont été répertoriées sur le territoire français : le 24 juin 1967 à Palluel dans le Pas-de-Calais et le 19 août 1845 à Montville en Seine-Maritime. Les vents dans ces tornades extrêmement violentes peuvent avoisiner 350 km/h voire 400 à 500 km/h.

Les zones les plus fréquemment touchées par les tornades en France se situent d'une part sur le quart nord-ouest du pays, plus particulièrement entre la Normandie et le Nord-Pas-de-Calais, et d'autre part sur le pourtour du golfe du Lion.

Conditions de formation : en plus des conditions déjà citées pour les rafales sous orages, les tornades nécessitent aussi des contraintes de cisaillement vertical de vent plus précises, avec un fort cisaillement à la fois en vitesse (augmentation de la force du vent avec l'altitude) mais aussi en direction (vents changeant de direction dans le sens horaire quand on monte dans les tout premiers kilomètres du bas de l'atmosphère, ou « cisaillement tournant », favorisant la mise en rotation de l'orage et l'intensification d'un tourbillon en son sein). La formation d'une tornade nécessite aussi une plus forte humidité dans les basses couches de l'atmosphère.

Les plus fortes tornades sont associées à des orages dits « supercellulaires », ou orages dans lesquels se développe un mouvement de rotation se structurant sur toute l'épaisseur verticale du nuage, avec la formation d'un « méso-cyclone » (rotation d'ensemble de d'une dizaine de km de diamètre) au sein duquel une tornade va pouvoir s'amplifier. La tornade se forme en général par basculement d'un tourbillon horizontal en tourbillon vertical puis intensification de ce tourbillon par étirement dans l'axe du méso-cyclone, tel un patineur qui accélère sa rotation en diminuant son diamètre.

Des dégâts à la fois similaires et différents...

Les rafales descendantes sous orages, tout comme les tornades, peuvent créer un couloir de dégâts relativement étroit et avec un niveau de destruction parfois comparable (seules les très violentes tornades, avec des vents à plus de 300 km/h, ne laissent pas de doute sur la nature tornadique du phénomène). Dans le cas où aucun vortex ou tourbillon n'a été vu par un témoin, permettant d'attester qu'il s'agit d'une tornade, l'examen des dégâts et la répartition des débris (arbres ou autres) permet de déterminer a posteriori la nature du phénomène :

  • dans le cas de rafales descendantes causées par un front de rafales (on parle aussi parfois de « rafales linéaires »), les arbres cassés et les divers débris sont répartis dans une même direction générale et ont tendance à diverger par rapport à l'axe de déplacement de la rafale (penser à l'effet « coup de poing »);
  • dans le cas d'une tornade, le vortex destructeur répartit les dégâts dans des directions plus chaotiques et avec un mouvement de convergence des débris vers l'axe de déplacement de la tornade, à quoi s'ajoute des phénomènes de torsion (arbres vrillés...).

 

Remarque 

Le terme « mini-tornade », utilisé par certains médias pour décrire ces phénomènes venteux violents et localisés, est à éviter au maximum car :

  • il n'est pas scientifique (une tornade n'est ni « mini » ni « maxi » mais se classe sur une échelle en fonction des dégâts causés et correspond à un phénomène très précis, avec une colonne tourbillonnante entre le nuage et le sol);
  • ce terme entretient un amalgame entre les véritables tornades et les rafales descendantes, qui sont de natures très différentes.

Dans le doute, il convient de parler de « phénomène venteux violent localisé ».

Actualité par Météo-France