Les élèves du club météo du lycée travaillent en parallèle avec ceux du lycée Allemand de Gottingen sur les tornades. Cette rubrique reprend une grande partie de leur travail.

Sommaire:

- les tornades en France en 2012
- les tornades
- les trombes
- les dust devils
- les radiosondages
- l'APRS

Etude géographique des tornades en France en 2012 par les 2nde14

Quelques données statistiques
Avant 2006, contrairement à d'autres pays comme les USA, par exemple, aucun organisme ne répertoriait de façon systématique les tornades en France. C'est donc en 2006, qu'un organisme indépendant appelé Keraunos (1) s'est constitué. Grâce à Keraunos, nous disposons maintenant de données climatologiques et statistiques sur les tornades.
Chaque année en France, c'est en moyenne entre 40 et 50 tornades qui ont lieu, la plupart de faible puissance entre F0 et F1. Ces phénomènes se produisent en général l'après-midi et plutôt entre juin et août. Deux tornades particulièrement violentes de type F5 ont été recensées. Il s'agit de celle de Palluel dans le Pas De Calais le 24 juin 1967 et de celle de Montville en Seine Maritime le 19 aout 1845.
Les tornades peuvent se produire n'importe où en France mais il existe des zones plus sensibles. Les départements les plus touchés sont l'Hérault, le Nord et le Pas De Calais.
De façon plus générale, Keraunos a cartographié 3 zones particulières. Une zone de risque faible qui s'étend du Massif Central à la moyenne vallée du Rhône et aux Alpes, une zone de risque modéré qui va de l'Aquitaine à la Bourgogne et l'Alsace, et enfin une zone de risque élevé qui comprend le Poitou-Charentes, les Pays de Loire, la Bretagne et la Normandie puis la région Nord-Pas de Calais et enfin les vallées de l'Aude et de l'Hérault.
Les cartes ainsi que toutes les statistiques sont consultables sur le site de Keraunos.

(1) Keraunos signifie la foudre en grec ancien.

En France en 2012
Ce travail est le résultat d'une collaboration entre le club météo, les élèves de la classe de 2nde14 et leur professeur d'histoire-géographie. Dans le cadre de l'ECJS (Education Civique Juridique et Sociale), les élèves doivent aborder les notions de risques et de préventions ; voici donc la présentation de leur travail.
Nous avons donc décidé d'appliquer ces notions de notre programme à la météo et plus particulièrement aux tornades. Afin de réduire notre champ d'investigations, nous nous sommes limités aux tornades survenues en France pendant l'année 2012. Une première séance, dirigée par Thierry le responsable du club météo, a été consacrée à la présentation de la station météo du lycée et du travail que nous devions réaliser. Ensuite, Aurélie, notre professeur d'histoire-géographie, nous a proposé plusieurs séances sur la météo en générale et les tornades sous forme d'activité documentaire et de recherche sur Internet.
Par la suite, nous avons commencé à nous familiariser avec l'utilisation de Google Earth : cartographie, localisation de lieux, visites virtuelles... A l'issue de ces séances préparatoires, nous étions prêts pour relever notre vrai défi : cartographier et recenser avec des outils modernes les tornades en France lors de l'année 2012.
Pour réaliser cela, nous avons utilisé le site Keraunos et Google Earth. Après avoir demandé la permission à Keraunos d'utiliser leurs données à des fins pédagogiques, nous avons lié chaque tornade aux dossiers (carte, étude et photos) présents sur leur site. Nous avons classé les tornades par ordre chronologique et en fonction de leur intensité en leur associant un symbole clair. Nous les avons positionnées sur Google Earth puis nous avons enregistré une visite de l'ensemble des tornades.

Symboles utilisés :

Cercles concentriques jaunes pour les tornades d'intensité F0
Cercles concentriques orange pour les F1
Cercles concentriques rouges pour les F2

Les captures d'écran ci-dessous vous décrivent pas à pas le résultat de notre travail.

Cette carte montre l'ensemble des tornades répertoriés en France en 2012 avec les symboles décrits ci-dessus.
Chaque tornade est associée à un lien Keraunos ; un clic sur le symbole permet d'obtenir de plus amples renseignements dont le lien sur le dossier Keraunos associé et une photo.
Un clic sur le lien permet de consulter directement à partir de Google Earth le dossier d'étude de la tornade réalisé par le site Keraunos.

Suite au clic sur la tornade désirée, s'ouvre une fenêtre avec une photo du phénomène ou des dégats provoqués et un lien vers le dossier associé.

Un clic sur le lien permet d'ouvrir le dossier d'étude détaillé réalisé par le site Keraunos.

Nous avons donc cartographié et localisé l''ensemble des tornades survenues en France pour 2012 en les repérant grâce à leurs coordonnées GPS. Afin de rendre la consultation de notre travail plus convivial, nous avons réalisé et enregistré une visite virtuelle chronologique sous la forme de fichiers KMZ (fichiers spécifiques à Google Earth).

Si vous voulez en savoir plus sur chacune des tornades qui nous ont rendu visite en 2012, cliquez sur les liens correspondants dans le tableau ci-dessous (attention, Google Earth doit être installé sur votre ordinateur).
Vous pouvez également accéder aux commentaires audios en cliquant sur le sous dossier commentaires dans Google Earth comme le montre l'image ci-après.

Listes des tornades

Seysses (31)	29/04/2012	F1	Saint Pierre de Manneville (76)	07/07/2012	F1	Les Pennes Mirabeau (13)	14/10/2012	F1
Sylly sur Nied (57)	07/06/2012	F0	Fervaques (14)	07/07/2012	F1	La Croix Valmer (83)	14/10/2012	F0
Le Lardin Saint Lazare (24)	11/06/2012	F1	Saint-Bresson (70)	15/07/2012	F0	Eccica Suarella (2A)	26/10/2012	F0
Versigny (02)	12/06/2012	F0	Ghyvelde (59)	07/07/2012	F1	Tinténiac (35)	15/12/2012	F2
Isbergues (62)	21/06/2012	F1	La Brousse (17)	25/09/2012	F1	Sarceaux (61)	15/12/2012	F0
Hermonville (51)	21/06/2012	F1	Wargnies (80)	25/09/2012	F1	Notre Dame du Hamel (27)	15/12/2012	F1
Montviette (14)	07/07/2012	F0	Gizy (02)	27/09/2012	F0	Pré en Pail (53)	15/12/2012	F2
Verderel lès Sauqueuse (60)	07/07/2012	F0	Saint Hilaire Le Vouhis (85)	14/10/2012	F1

En conclusion de notre travail, nous avons été étonnés par le nombre de tornades se produisant en France ; nous ne pensions pas qu'il soit si important. Il est vrai que de nombreuses tornades sont de faibles puissances mais il arrive certaines années que de plus puissantes se produisent. Nous avons également remarqué qu'elles pouvaient survenir un peu partout en France mais qu'en 2012 elles s'étaient principalement produites sur 2 couloirs : de la Bretagne au Nord et de la Côte d'Azur aux Charentes. Enfin, même si des cartes d'alerte et de prévention sont disponibles en cas de risque élevé, nous pensons qu'il serait intéressant d'étudier un système d'alerte de la population par SMS, un peu à l'image de ce qu'il se fait pour les risques de crue.

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Les tornades par Maxime

Fabrication des nuages
Pour qu'une tornade puisse prendre forme, il faut des nuages et plus particulièrement le cumulonimbus. Ce nuage se forme par convection donc par circulation de courants d'air chaud et d'air froid.

Dans ce schéma, nous voyons l'air chaud (en vert) qui remonte dans le nuage pour se condenser et fabriquer des gouttes d'eau; lorsque cet air chaud monte il se refroidit et lorsque l'air est suffisamment froid il redescend (en rouge). Mais il ne faut pas que la circulation des courants s'arrête car si il manque un courant d'air le nuage se désagrège.

Voici un Cumulonimbus, cette forme particulière lui est donné grâce à la vitesse des courants ascendants (air chaud) qui montent très rapidement en altitude (environ 130km/h).
Ce nuage peut donner naissance à une tornade mais mais il a besoin de conditions atmosphèriques particulières : le cisaillement vertical des vents, un courant jet (courant de très grande vitesse venant des hautes atmosphères et redescendant vers le nuage) et la séparation des zones de convection et de précipitation. Ce nuage continuellement alimenté en courants thermiques peut alors devenir une supercellule pouvant engendrer une tornade.

Voici une supercellule, c'est le plus gros nuage. Certains sont capables de générer jusqu'à 12 tornades à la fois allant de la F2 à la F5.

La puissance des tornades est caractérisée par les destructions qu'elles peuvent engendrer: c'est l'échelle de Fujita.

Voici l'échelle de Fujita. Nous pouvons constater que la tornade la plus puissante est la F5, nous rencontrons ce type de tornade dans la Tornado halley (allée des tornades) aux états-Unis. Seulement 2% des tornades aux états-Unis sont des F5.

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Les trombes marines par Maxime

Les trombes marines sont des colonnes d'air comme les tornades mais leur puissance dépendra de leur mode de formation.
Il existe deux types de trombes:

La trombe d'air froid: le principe de création est différent des tornades car celle-ci se crée à partir de conditions atmosphériques violentes (courant-jet, mésocyclone). La trombe se développe à partir d'une étendue d'eau chaude sur laquelle passe de l'air froid, on se retrouve dans une configuration de différence thermique entre deux couches d'air (l'une est froide au niveau du nuage et l'autre est chaude au niveau de l'eau); des courant ascendants naissent alors. C'est grâce à ces courants que la trombe va prendre forme, attention il n'y a pas de mésocyclone (forte rotation interne) ni de courant-jet comme dans les tornades mais de simples tourbillons produits lors de la rencontre des courants d'air. Les tourbillons vont fournir l'énergie nécessaire pour donner un mouvement de rotation à l'air ascendant qui remonte dans le nuage ce qui produira une trombe.

Trombe marine à Marseille

La trombe tornadique: (pour mieux comprendre les trombes tornadiques il est recommandé de lire l'article ci-dessus sur la formation des tornades) le principe de création est le même que celui des tornades terrestres (orage super-cellulaire). Les nuages super-cellulaires ont une rotation interne qui s'appelle le cisaillement vertical, ce cisaillement va se redresser pour devenir une rotation verticale grâce au courant ascendant (flèche rouge) pour donner naissance à une trombe d'une puissance comparable a celle d'une tornade ce qui représente un danger pour la navigation et pour les personnes présentes dans le secteur. Elle est différente d'une trombe d'air froid car une fois sur la terre elle ne se dissipera pas totalement, Par contre, elle aura perdu de son intensité car l'apport d'air chaud fourni par l'eau de mer disparaîtra quand la trombe sera sur la terre.

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Les tourbillons de poussière ou dust devils par Maxime

Un dust devil ou tourbillon de poussière est un phénomène tourbillonnant comme une tornade mais qui a la particularité de se développer sans nuage convectif (cumulonimbus pour les tornades), il suffit simplement d'un jour très ensoleillé et chaud. La photo ci-contre illustre ce curieux phénomène.

Leur formation

Quand le sol est frappé par les rayons du soleil, il se réchauffe. Nous obtenons alors une couche d'air chaud au niveau du sol. Dans ce cas, on se trouve avec une couche d'air chaud et une couche d'air plus frais qui se situe à une altitude plus élevée par rapport au sol. Il se crée alors un phénomène de convection entre ces deux couches d'air (PHASE 1). Puis le système convectif va se redresser (PHASE 2) afin de former un tourbillon d'air vertical (PHASE 3). Lorsque la dernière phase est atteinte, les échanges thermiques doivent se poursuivre pour maintenir la structure tourbillonnante en état.

Leur puissance

Elle dépend de la puissance de convection (courant ascendant), plus les courants convectifs sont importants et plus la puissance de tourbillon sera importante ainsi que leur diamètre (de quelques centimètres à quelques dizaines de mètres). Quant à la hauteur, elle peut aller de quelques dizaines de mètres jusqu'à 1000 mètres. Certains Dust Devils sont assez puissants pour soulever ou emporter des objet lourds ( à Trenton dans le Dakota, une fillette de 4 ans a été emportée par un dust devil à une altitude de 8 mètres puis est retombée miraculeusement sans blessures graves). Ils peuvent également provoquer des accidents de parapente parfois graves car les conditions atmosphériques internes sont violentes (turbulences, instabilité atmosphérique). En revanche ils peuvent aider les planeurs à prendre de l'altitude.
Voici une petite vidéo d'un dust devils:

Voir la vidéo

Phénomène physique interne

Lorsque des particules de poussière rentre en collision elles échangent des charges électrique ce qui provoquent de l'électricité statique (plus de 10000 volts par mètres) qui peut ainsi engendrer des décharges électriques.

Des dust Devils sur Mars

Ils sont beaucoup plus puissants (des vents jusqu'a 120 km/h), leur diamètre et leur taille (jusqu'à 10 km de haut!) sont impressionnants. Voici, ci-contre, une petite comparaison avec nos Dust Devils.

Et pour finir cet article une petite vidéo prise par la sonde Spirit de Mars

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Les radiosondages par Guillaume

Ce dossier a pour but d'instaurer les bases pour rendre possible l'interprétation des radiosondages. Les radiosondages sont effectués à partir de ballon-sonde et permettent d'obtenir un émagramme ou téphigramme qui donnent des coupes verticales de l'atmosphère.
Tout les modèles de ce dossier sont extraits du site Météociel

Repères et courbes
Il existe de nombreuses formes d'émagrammes, mais tous fonctionnent approximativement de la même façon.

1. Graduation de température ou isotherme , contrairement au repère habituel, la graduation est incliné à 45°, cela permet d'éviter la production d'émagrammes excessivement larges et permet une meilleure visualisation des phénomènes.
2. Graduation de l'altitude en hectopascal, plus l'on monte en altitude, moins la pression est importante (la pression au niveau de la mer est proche de 1013 Hpa en général)
3. Direction et force du vent en fonction de l'altitude, la flèche indique la direction du vent, la force est indiquée par les barres présentes sur les flèches :1 petite barre => 5 noeuds, 1 grande barre => 10 noeuds, 1 triangle => 50 noeuds
4. Adiabatique sèche. L'air est dit adiabatique, il n'y a pas de transmission de chaleur entre les différentes masses d'air, le changement de température se produit avec la diminution ou l'augmentation de la pression. Une masse d'air qui s'élève dans l'atmosphère se refroidit de 1°C tout les 100 mètres en moyenne, les courbes d'adiabatique sèche indiquent cette décroissance de température.
5. Adiabatique saturée. Lors de la formation de nuage par convection, de la chaleur est dégagée par le changement d'état (vapeur à solide), cela ralentit alors le refroidissement des particules d'air, les courbes d'adiabatique saturée indiquent cette nouvelle décroissance de température.

Mesures

6. Courbe de température, celle-ci indique la température de l'air en fonction de l'altitude.
7. Courbe du point de rosée
8. Courbe de température du thermomètre mouillé, la mesure est effectuée à partir d'un thermomètre entouré d'une mousse mouillée, elle permet entre autre, associée à la courbe de température de déterminer le taux d'humidité en fonction de l'altitude.

Prévisions

En cours d'écriture...

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L'APRS (Automatic Position Report System) par Gabriel

L'APRS emploie un mode de communication employé entre autre par les radioamateurs : le Packet radio. Comme son nom l'indique, le Packet consiste à envoyer en paquets des données sous forme binaire à travers une porteuse audio.
L'APRS consiste en la localisation d'une station radioamateur équipée et l'exploitation des informations envoyées par cet opérateur. Parmi les applications possibles, nous trouvons la localisation d'une station fixe incluant sa position et un message prédéterminé, la localisation d'une station mobile incluant en plus sa direction et sa vitesse ; mais aussi des applications météorologiques.
L'opérateur voulant mettre ce système en place à son domicile n'a qu'à installer une station météo reliée à un ordinateur recueillant les données. Un logiciel prévu pour cette application récupère ces données et crée une trame qu'il va pouvoir envoyer grâce à un émetteur qui devra être connecté à ce logiciel. Dans cette trame seront alors transmis l'indicatif du radioamateur, sa position géographique, un message prédéterminé et enfin les données météos recueillies par sa station.
Dans ces informations météo figurent :
- la température
- l'humidité
- la pression atmosphérique
- la vitesse du vent, sa direction et la vitesse des rafales
- la pluviomètrie
L'exploitation des données météorologiques reçues de plusieurs stations pourra éventuellement permettre d'établir des statistiques et autres études. Par contre, il est bon de savoir que les données recueillies sont purement indicatives et risqueraient d'être faussées par un mauvais emplacement des sondes météos ou d'une défaillance d'un logiciel. Il est donc conseillé de vérifier la cohérence des données reçues et de faire en fonction de leur crédibilité.
Voici ci-dessous la fenêtre d'un logiciel permettant d'émettre et de recevoir des données APRS et de les replacer sur une carte (les indicatifs ont ét�éintentionnellement effacés).

Les données qui vont nous intéresser sont celles émises par les stations météos. Ces dernières sont représentées par l'icône qui permettra de les repérer facilement parmi les autres stations signalées sur la carte.
Il nous est alors possible de consulter les données émises en cliquant sur la station choisie.
Pour exemple, lorsque l'on clique sur la station encadrée en rouge, la fenêtre suivante apparaît :

Les données surlignées en rose sont celles qui sont transmises dans la trame, alors que celles surlignées en bleu sont calculées par le logiciel afin de nous permettre de mieux les comprendre (on remarquera que le logiciel a converti les températures en Celsius ainsi que les vitesses en m/s et qu'il a même calculé le point de rosée).
Sachant que ces mesures ci ont été effectuées dans les Pyrénées à environ 2200 m d'altitude durant la vague de froid de février 2012, nous pouvons donc penser que ces valeurs sont cohérentes.

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