Par une journée lourde de juillet 1986, un hélicoptère de presse enregistrait des images d’un festival à Minneapolis lorsque le pilote et le photographe ont aperçu une tornade au-dessus du parc de Brooklyn, à proximité. Ils se sont dirigés vers lui, filmant la puissante tornade pendant 25 minutes, hypnotisant les téléspectateurs qui la regardaient en direct à la télévision.
Robin Tanamachi, qui était un enfant qui grandissait à Minneapolis à l’époque, regardait l’hélicoptère survoler à environ 800 mètres de la tornade. «Nous voyions toute cette très belle structure de vortex intérieur», dit-elle. « J’étais absolument accro à ça, et je sais que je n’étais pas le seul. » Aujourd’hui, Tanamachi est chercheur météorologue à l’Université Purdue de West Lafayette, dans l’Indiana, et l’un des nombreux chercheurs qui se penchent sur les mystères des tornades, à la recherche de détails sur leur formation susceptibles de renforcer les prévisions futures.
Les tornades peuvent être des sujets de recherche insaisissables. En poursuivant les tempêtes et en utilisant des simulations informatiques, les scientifiques ont mis au point les ingrédients de base nécessaires pour faire tourner une tornade, mais deux questions cruciales continuent de les embêter : pourquoi certains orages forment-ils des tornades alors que d’autres ne le font pas ? Et comment les tornades prennent-elles exactement leur tournure ?
Malgré la nature logistique et scientifique du travail, les scientifiques sont motivés à continuer d’essayer : les tornades peuvent tuer des dizaines, voire des centaines de personnes aux États-Unis chaque année et causer des milliards de dollars de dégâts. Désormais, les chercheurs traquent les tempêtes meurtrières qui engendrent des tornades grâce à une technologie de pointe, en faisant voler des drones dans les tempêtes et en exploitant plus de puissance de calcul que jamais pour les simuler à la recherche de réponses.
« Aujourd’hui, nous simulons l’atmosphère avec une résolution spatiale sans précédent. Nous observons des tempêtes avec une résolution temporelle et spatiale sans précédent », explique le spécialiste de l’atmosphère Howie Bluestein de l’Université d’Oklahoma à Norman. « Mais il reste encore beaucoup de problèmes et beaucoup de choses à résoudre. »
Les scientifiques pourraient trouver de nouveaux indices sur la formation des tornades en étudiant ce qui se passe dans l’atmosphère autour d’eux et sur le sol en dessous, et en comparant ce qu’ils trouvent sur le terrain avec de nouveaux modèles à plus haute résolution des orages qui les génèrent. Tout en poursuivant ces nouvelles pistes, les chercheurs tentent également de comprendre comment le changement climatique peut affecter le moment et le lieu de formation des tornades.
À la recherche de réponses
Depuis que les scientifiques ont commencé à étudier sérieusement les tornades au milieu du 20e siècle, ils ont dressé un assez bon aperçu des étapes nécessaires pour générer une tornade. La plupart des tornades destructrices sont engendrées par des orages supercellulaires, des géants qui ont généralement un très haut nuage qui s’élargit en forme d’enclume au sommet. Les supercellules sont caractérisées par un courant ascendant rotatif de plusieurs kilomètres de large appelé mésocyclone qui peut durer des heures. Cette rotation provient du cisaillement du vent, qui rapproche le vent du sol et tourne horizontalement comme un ballon de football en spirale. Ces vents s’orientent alors verticalement dans un courant ascendant comme une toupie.
Plusieurs choses doivent se produire pour qu’une supercellule devienne tornadique : Premièrement, le mésocyclone géant au cœur de la tempête doit rapprocher l’air du sol. Ensuite, ce vortex doit être étiré vers le haut. L’étirement resserre l’empreinte du twister, accélérant sa rotation, comme ce qui se produit lorsque les patineurs artistiques tirent sur leurs bras pendant une pirouette.
Les premiers indices sur la physique des tornades sont venus d’informations de seconde main et de rapports de dégâts, alors que les scientifiques tentaient de comprendre quels types de vents pouvaient faire tomber une grange ou plumer un poulet, explique Richard Rotunno, un spécialiste de l’atmosphère au Centre national de recherche atmosphérique. à Boulder, Colorado, et auteur d’un aperçu de la dynamique des fluides des tornades dans la Revue annuelle 2013 de la mécanique des fluides.
La construction du réseau routier inter-États dans les années 1950 a créé un quadrillage à travers les grandes plaines qui a permis aux scientifiques entreprenants de se protéger des tempêtes et parfois d’observer directement les tornades. Le développement du radar Doppler pour la météorologie a constitué une avancée majeure. En émettant des impulsions d’énergie et en détectant le signal réfléchi, la technologie capture des informations sur le vent et les précipitations. Le radar a permis la détection des mésocyclones, ce qui est devenu la base des prévisions de tornades et une aubaine pour les chasseurs, qui s’arrêtaient périodiquement aux téléphones publics pour appeler le laboratoire pour obtenir les dernières informations radar.