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Comment les orages peuvent engendrer des « rafales descendantes » destructives

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Ces vents puissants frappent le sol et causent des dégâts comparables à ceux d’une tornade de faible intensité. En juillet, un violent orage s’est abattu sur Washington, endommageant des maisons, abattant des arbres, produisant des pluies aveuglantes et privant des milliers de personnes d’électricité. Cet orage a été le pire que le district ait connu depuis qu’un derecho a balayé les régions du Midwest et du Mid-Atlantic en 2012 (SN : 8/27/20). Les nouveaux dégâts sont-ils dus à une tornade ? Non, répondent les météorologues de la région. Cette fois, c’est une rafale descendante qui est en cause.

Ces phénomènes moins connus des tempêtes violentes ont attiré l’attention du public américain pour la première fois dans les années 1980, lorsqu’un avion s’est écrasé près de l’aéroport international de Dallas-Fort Worth, tuant 137 personnes (SN : 3/21/87). Les menaces qui pèsent sur les avions ont diminué grâce à l’intensification des recherches sur ce phénomène et à une meilleure surveillance de la vitesse des vents dans les aéroports. Mais ces vents violents constituent toujours un danger, comme en témoignent les dégâts causés par les violentes tempêtes qui ont frappé les États-Unis et une partie de l’Europe cet été.

Voici ce qu’il faut savoir sur les rafales descendantes.

Qu’est-ce qu’une rafale descendante ?
Une rafale descendante est une zone de vents puissants produite par une tempête avec un fort courant d’air descendant, connu sous le nom de courant descendant. Lorsque le courant descendant atteint le sol, il se heurte à la surface et s’étend, envoyant des vents dans toutes les directions comme un ballon d’eau lâché du ciel.

Chaque tempête possède un courant descendant qui envoie de l’air froid vers le sol et le long de la surface, explique Charles Kuster, météorologue au Laboratoire national des tempêtes violentes à Norman, dans l’Oklahoma. Mais pour que ce courant descendant crée une rafale, il doit atteindre une certaine vitesse. Il existe différents seuils, mais un indicateur commun est la vitesse du vent supérieure à 93 kilomètres par heure (58 miles par heure), qui est également la vitesse du vent qui justifie une alerte d’orage violent de la part du National Weather Service (service météorologique national).

Les rafales descendantes peuvent se présenter sous deux formes : les microrafales, qui touchent une zone de moins de 4 kilomètres de large, et les macrorafales, qui touchent une zone plus étendue.

Comment les rafales descendantes se forment-elles ?
Les rafales descendantes ont besoin de deux choses pour se former : un environnement orageux favorable et un mécanisme de refroidissement puissant. L’humidité qui augmente avec l’altitude et une grande différence de température entre l’orage et le milieu environnant créent des conditions favorables à une rafale descendante, tout comme une forte charge de précipitations – la quantité de pluie ou de grêle retenue en altitude par les vents ascendants qui alimentent l’orage.

Le mécanisme de refroidissement peut prendre différentes formes. La fonte de la grêle ou l’évaporation de la pluie dans l’atmosphère peut refroidir l’air ambiant, car ces processus nécessitent de l’énergie. Djordje Romanic, spécialiste de l’atmosphère à l’université McGill de Montréal, compare cet effet de refroidissement au fait de sortir d’une douche chaude. « Vous traversez la pièce en courant pour aller chercher votre serviette et vous avez froid, alors que vous venez de prendre une douche chaude », explique-t-il. « C’est possible parce que l’eau s’évapore et que l’évaporation consomme de l’énergie » sous forme de chaleur. La masse d’air dense et refroidi finit par devenir trop lourde pour que les vents ascendants puissent la maintenir en altitude et elle tombe sur la terre, créant une rafale descendante.

  • Vent sauvage
    Les rafales descendantes sont une zone de vents puissants produite par une tempête avec un fort mouvement d’air vers le bas, appelé courant descendant. Les rafales descendantes frappent le sol et rayonnent vers l’extérieur. La vitesse des vents lorsqu’une rafale descendante frappe peut rivaliser avec celle d’une faible tornade.

Anatomie d’une rafale descendante

Les rafales descendantes ne nécessitent cependant pas de pluie. Alors que les tempêtes descendantes « humides » sont courantes dans le sud des États-Unis, les États occidentaux moins humides connaissent plus souvent des tempêtes descendantes « sèches ». Dans certains cas, la pluie s’évapore dans l’atmosphère sèche avant de toucher le sol, ce qui refroidit l’air à l’intérieur de la tempête.

Quelle est la différence entre une rafale descendante et une tornade ?
Souvent, lorsqu’une rafale descendante frappe, les habitants concernés attribuent les dégâts à une tornade – et l’on pourrait pardonner cette erreur. Les rafales descendantes peuvent générer des vents d’une puissance comparable à celle d’une tornade de faible intensité, explique M. Romanic. Mais les parallèles s’arrêtent là. Le nuage en entonnoir caractéristique d’une tornade nécessite un fort cisaillement du vent – des changements de vitesse ou de direction du vent à différentes altitudes – pour entraîner sa rotation (SN : 12/14/18). En revanche, les rafales descendantes nécessitent un faible cisaillement du vent pour ne pas déchirer la masse d’air frais en suspension.

Selon Mark Rose, météorologue au National Weather Service de Nashville, les dommages diffèrent également d’une tornade à l’autre. Les vents rotatifs d’une tornade envoient des débris dans un tourbillon, tandis que les vents rectilignes d’une rafale descendante ont tendance à causer des dégâts dans une seule direction.

Peut-on prévoir les rafales descendantes ?
Toute zone où se produisent des orages peut être confrontée à une rafale descendante, même si ce ne sont pas toutes les tempêtes qui produisent ces vents violents, explique M. Kuster. Comme les rafales descendantes « se développent et se dissipent rapidement », les vents destructeurs peuvent frapper avec peu ou pas d’avertissement.

Les tempêtes susceptibles de produire des rafales descendantes peuvent être détectées par les radars, qui indiquent l’emplacement et la vitesse approximative des vents les plus intenses d’une tempête, explique M. Rose. Mais comme la grille radar est plus grande qu’une rafale descendante typique, il est difficile de prédire exactement quand et où une rafale descendante va frapper, explique M. Romanic. La plupart des rafales descendantes signalées sont des microrafales, a indiqué M. Romanic et ses collègues dans la revue Weather and Climate Extremes en 2022.

Le National Severe Storms Laboratory étudie un type de technologie radar appelé « phased array radar » qui pourrait détecter les signes d’une rafale imminente quelques minutes avant qu’elle n’atteigne son intensité maximale, ce qui donnerait aux habitants de la zone touchée quelques instants supplémentaires pour se préparer.

Le changement climatique va-t-il aggraver les tempêtes descendantes ?
Difficile à dire. Le nombre de cas signalés a augmenté au fil des ans, mais M. Romanic précise qu’une grande partie de cette augmentation pourrait être liée à l’amélioration de la détection par radar et à l’augmentation du potentiel de dommages due à l’expansion des villes. Si l’on tient compte de ces facteurs, il n’y a pas eu d’augmentation significative des tempêtes descendantes depuis les années 1990.

Mais cela ne signifie pas que la chaleur supplémentaire n’a pas d’effet sur les tempêtes descendantes. Tout ce qui augmente l’énergie d’une tempête accroît la probabilité de vents violents, explique M. Kuster. C’est le cas des températures élevées et de l’humidité. À mesure que les étés deviennent plus chauds, la planète pourrait connaître davantage de tempêtes susceptibles de produire des rafales descendantes, soupçonnent les chercheurs.

Pour l’heure, M. Kuster insiste sur le fait que si les rafales descendantes ne sont pas aussi fréquentes qu’un orage classique ou aussi connues qu’une tornade, elles n’en sont pas moins dangereuses. « Les rafales descendantes sont graves. Les alertes aux orages violents sont sérieuses », explique-t-il. « Par conséquent, en cas d’alerte à l’orage violent, veillez à vous mettre à l’abri.

Adaptation Terra Projects

Source : https://www.sciencenews.org/

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