Ce texte vous est relayé sur Infoclimat via le blog "Chasseur de Tornades", carnet de bord édité par les professeurs de l'École Nationale de Météorologie.
Bonne lecture !

Même si le titre pourrait le laisser entendre, sauf en de rares exceptions, il n'est pas possible de détecter automatiquement les tornades en dehors de l'observation humaine.

Sans expliquer le détail de la formation des tornades, on peut considérer que les tornades sont majoritairement associés à des cellules orageuses très vigoureuses, vastes et durables : les supercellules. Ce sont elles que l'on va chercher à observer. De par leurs caractéristiques, elles vont souvent adopter une forme en crochet en consultant les radars de précipitations.

Les supercellules se forment dans un environnement fortement cisaillé, c'est à dire lorsque le vent évolue beaucoup en vitesse et direction avec l'altitude. Ainsi, l'ascendance principale qui alimente le nuage d'orage est en rotation. Une structure particulière l'accompagne : le mésocyclone = colonne nuageuse en rotation (avec souvent une base plus basse que l'environnement). Cette rotation est bien plus lente qu'une tornade, mais elle est bien plus étendue (quelques kilomètres) et donc plus facile à mesurer.

supercellule capturée par nos chasseurs le 16 mai : remarquer le mésocyclone sur la gauche

Cette mesure se fait par les radars de précipitations en utilisant l'effet Doppler. L'effet Doppler consiste en une variation de la fréquence d'un signal en fonction du déplacement de la source. Un exemple connu est celui de l'ambulance :

Par effet Doppler, les vitesses que l'on mesure sont qualifiées de vitesses radiales = vitesse dans l'axe du “rayon” émis par le radar. Ainsi :

source : The COMET Program (http://www.meted.ucar.edu/)

La zone de précipitations tournant au sein du mésocyclone d'un côté elle s'éloigne du radar, de l'autre, elle s'en rapproche. Ainsi, la mesure par effet Doppler permet d'identifier les mésocyclones par un dipôle de vitesses => rapprochement du radar d'un côté, éloignement de l'autre : valeurs positives d'un côté, négatives de l'autre.

source : www.noaa.gov

Sur cet exemple, on remarque donc la forme en crochet très caractéristique de la supercellule sur les réflectivités (à gauche) et le dipôle de vitesses radiales (à droite). Ce dernier est le marqueur le plus sûr.

vitesses radiales : exemple de la supercellule traversant ensuite Toulon le 19/09/2014, source Météo-France

Mais supercellules et mésocyclones ne signifient pas tornades : on estime qu'environ 25% des supercellules donnent naissance à une tornade. Ce n'est donc pas une mesure de tornade, mais d'un nuage spécifique pouvant donner naissance à une tornade.

Toutefois, lorsque la tornade est suffisamment virulente, elle soulève beaucoup de débris qui sont détectés par les radars de pluie. Ces fortes réflectivités au cœur du crochet de la supercellule sont qualifiés de “débris ball”.

source : nws.noaa.gov

Michaël Kreitz (équipe ENM)