Pourquoi les tornades sont encore difficiles à prévoir, même si les prévisions de tempêtes s'améliorent

Météorologues a commencé à avertir des intempéries avec un potentiel de tornades plusieurs jours avant les tempêtes ont déchiré le sud-est et le Centre des États-Unis fin mars 2023.À un moment donné, plus de 28 millions de personnes étaient sous un montre tornade.Mais déterminer exactement où une tornade va se poser – comme les tornades qui ont frappé Fourche roulante, Mississippi, le 24 mars, et les villes de Arkansas, Illinois et plusieurs autres états le 31 mars – dépend toujours fortement de l’observation des tempêtes se développant sur le radar. Chris Nowotarski, un spécialiste de l'atmosphère, explique pourquoi et comment la technologie de prévision s'améliore.

Pourquoi les tornades sont-elles encore si difficiles à prévoir ?

Les météorologues sont devenus bien meilleurs dans la prévision des conditions qui rendent les tornades plus probables.Mais il est plus difficile de prédire exactement quels orages produiront une tornade et à quel moment, et c’est là que se concentrent aujourd’hui de nombreuses recherches sur les conditions météorologiques extrêmes.

Souvent, vous aurez une ligne d’orages dans un environnement qui semble favorable aux tornades, et une tempête peut produire une tornade mais les autres ne le font pas.

Les différences entre eux pourraient être dues à de petites différences dans les variables météorologiques qui ne sont pas résolues par nos réseaux d’observation ou nos modèles informatiques actuels.Même les changements dans les conditions de la surface terrestre – champs, régions forestières ou environnements urbains – pourraient avoir une incidence sur la formation d’une tornade.Ces petits changements dans l’environnement de la tempête peuvent avoir des impacts importants sur les processus au sein des tempêtes qui peuvent faire ou défaire une tornade.

L'un des indicateurs les plus fiables permettant de déterminer si un orage produira une tornade est lié à cisaillement vertical du vent, c'est ainsi que le vent change de direction ou de vitesse avec la hauteur dans l'atmosphère.

La façon dont le cisaillement du vent interagit avec l’air refroidi par la pluie au sein des tempêtes, que nous appelons « écoulement », et la quantité de précipitations qui s’évapore peuvent influencer la formation d’une tornade.Si vous avez déjà été confronté à un orage, vous savez que juste avant qu’il ne commence à pleuvoir, une rafale d’air froid jaillit souvent de la tempête.Les caractéristiques de ce flux d'air froid sont importantes pour déterminer si une tornade peut se former, car les tornades se forment généralement dans cette partie la plus froide de la tempête.

Combien de temps à l’avance pouvez-vous savoir si une tornade est susceptible d’être grande et puissante ?

La grande majorité des tornades violentes se forment à partir de supercellules, orages avec un profond courant ascendant rotatif, appelé « mésocyclone ». Le cisaillement vertical du vent peut permettre aux niveaux intermédiaires de la tempête de tourner, et l'aspiration vers le haut de ce mésocyclone peut intensifier la rotation au sein de l'écoulement de la tempête vers une tornade.

Si vous avez une supercellule sur le radar et qu’elle a une forte rotation au-dessus du sol, c’est souvent le signe avant-coureur d’une tornade.Certaines recherches suggèrent que un mésocyclone plus large est plus susceptible de créer un, tornade qui dure plus longtemps que les autres tempêtes.

Les prévisionnistes examinent également les conditions environnementales de la tempête : température, humidité et cisaillement du vent.Ceux-ci offrent davantage d’indices sur le fait qu’une tempête est susceptible de produire une tornade importante.

Le pourcentage de tornades qui déclencher un avertissement a augmenté au cours des dernières décennies, en raison Radar Doppler, une modélisation améliorée et une meilleure compréhension de l’environnement des tempêtes.À propos 87% des tornades meurtrières de 2003 à 2017, il y avait un avertissement préalable.

Le délai d’alerte s’est également amélioré.En général, c'est environ 10 à 15 minutes maintenant.C’est suffisamment de temps pour vous rendre à votre sous-sol ou, si vous êtes dans un parc à roulottes ou à l’extérieur, pour trouver une installation sûre.Toutes les tempêtes ne nécessitent pas un délai aussi long, il est donc important de se mettre rapidement à l’abri.

Que découvrent aujourd’hui les chercheurs sur les tornades et qui pourraient aider à protéger des vies à l’avenir ?

Si vous repensez au film "Twister", au début des années 1990, nous avons commencé à faire davantage de travaux de terrain sur les tornades.Nous sortions les radars des camions et conduisions des véhicules équipés d'instruments montés sur le toit dans les tempêtes.C’est à ce moment-là que nous avons vraiment commencé à apprécier ce que nous appelons les processus à l’échelle de la tempête : les conditions à l’intérieur de la tempête elle-même, la manière dont les variations de température et d’humidité lors du flux sortant peuvent influencer le potentiel de tornades.

Cependant, les scientifiques ne peuvent pas lancer de ballon météo ni envoyer d’instruments dans chaque tempête.Nous utilisons donc également des ordinateurs pour modéliser les tempêtes afin de comprendre ce qui se passe à l’intérieur.Souvent, nous exécutons plusieurs modèles, appelés ensembles.Par exemple, si neuf modèles sur dix produisent une tornade, nous savons qu’il y a de fortes chances que la tempête produise des tornades.

Le Laboratoire national des tempêtes violentes a récemment expérimenté des avertissements de tornade basés sur ces modèles, appelés Avertir sur prévision, pour augmenter le délai d’émission des avertissements de tornade.

Il existe de nombreux autres domaines de recherche.Par exemple, pour mieux comprendre comment se forment les tempêtes, Je fais beaucoup de modélisation informatique idéalisée.Pour cela, j'utilise un modèle avec un environnement de tempête simplifié et j'apporte de petites modifications à l'environnement pour voir comment cela change la physique au sein de la tempête elle-même.

Il existe également de nouveaux outils de chasse aux tempêtes.Il y a eu une explosion de l’utilisation des drones – les scientifiques installent des capteurs dans des véhicules aériens sans pilote et les faire voler près de et parfois dans la tempête.

L’accent de la recherche sur les tornades s’est également déplacé des Grandes Plaines – la traditionnelle « allée des tornades » – au sud-est.

Qu’est-ce qui est différent avec les tornades dans le Sud-Est ?

Dans le Sud-Est, les tempêtes ont des influences différentes par rapport aux Grandes Plaines.Le Sud-Est a plus d’arbres et un terrain plus varié, et aussi plus d’humidité dans l’atmosphère car il est proche du golfe du Mexique.Il y a généralement plus de morts dans le Sud-Est aussi, parce que plus de tornades se forment la nuit.

Nous avons tendance à voir davantage de tornades dans le sud-est qui se situent dans des lignes d’orages appelées « systèmes convectifs quasi-linéaires ». Les processus qui conduisent aux tornades lors de ces tempêtes peuvent être différents, et les scientifiques en apprennent davantage à ce sujet.

Certaines recherches ont également suggéré le début de un changement climatologique en tornades vers le sud-est.Il peut cependant être difficile de dissocier une augmentation des tempêtes d’une meilleure technologie permettant de détecter davantage de tornades.Des recherches supplémentaires sont donc nécessaires.

Cet article a été mis à jour le 31 mars 2023 avec des tornades en Arkansas et dans le centre des États-Unis.