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Le mystère de la super tornade : comment le RFD est-il devenu l'arme secrète des tornades ?
Lors des super-tempêtes, le flux d'air descendant venant de l'arrière, également connu sous le nom de refroidissement par précipitations vers l'arrière (RFD), joue un rôle essentiel. Ces zones d’air sec entourent l’arrière d’un mésocyclone, s’enroulant comme l’œil d’une tempête dans l’obscurité. Le RFD est considéré comme l’un des facteurs importants dans la formation de nombreuses tornades de supertempêtes. Lorsque le radar météorologique détecte de la grosse grêle dans un RFD, il affiche souvent un écho en crochet caractéristique, qui indique souvent la présence d'une tornade.
De nombreuses études ont montré que les précipitations et le refroidissement à l’arrière sont étroitement liés à la formation de tornades.
Mécanisme de formation
La formation de précipitations et le refroidissement sur la face arrière sont principalement dus à la flottabilité négative. Ce phénomène peut être dû à l'anomalie froide générée derrière le super orage. Cet air froid provient du refroidissement par évaporation des précipitations ou de la fonte de la grêle . En même temps, de l’air sec et froid est injecté dans le nuage. Les différences de pression dues aux perturbations verticales peuvent également être causées par des facteurs tels que les gradients verticaux de vorticité verticale, le flux ambiant stationnaire dans la zone de courant ascendant et les perturbations de pression dues aux changements de flottabilité verticale. À mesure que l'air descend, cet air sec se réchauffe de manière adiabatique, formant des trous dans la couche nuageuse appelés creux clairs. Ce creux clair peut entourer la tornade ou apparaître en forme de fer à cheval en dessous ou sur le côté de la tornade.
Propriétés thermiques
Les précipitations et le refroidissement à l'arrière peuvent apparaître comme un creux clair autour de la tornade, mais ce creux clair n'est pas clairement visible dans tous les cas. Certaines études ont montré que l’excès de pression de surface dans le RFD peut atteindre plusieurs millibars. De plus, la température potentielle équivalente (θe) dans le RFD est généralement plus froide par rapport au flux d'air, et les valeurs de température potentielle du bulbe humide (θw) les plus basses observées à la surface sont également généralement dans le RFD. Bien que de l'air chaud et à θe élevé ait également été observé à l'intérieur du RFD.
Différences entre les précipitations frontales et le refroidissement
Par rapport au refroidissement par précipitations frontales (FFD), le refroidissement par précipitations arrière (RFD) est principalement composé d'air sec et chaud. Cela est dû au fait que le RFD est forcé vers le bas depuis l'atmosphère moyenne, provoquant un réchauffement par compression de la parcelle d'air descendante. Le FFD se forme en raison de la charge de précipitations et du refroidissement par évaporation sur le noyau de précipitations du super orage. Comparé au RFD, le FFD est froid et humide. Quoi qu’il en soit, les deux sont considérés comme importants dans la formation des tornades.
Rôle dans la génération des tornades
L’association entre le refroidissement par précipitations à l’arrière et les échos en crochet est bien établie. Le refroidissement initial par précipitations arrière se produit lorsque l'air venant d'en haut entre en collision et se mélange au sol. Un écho en crochet est formé par le mouvement des précipitations le long de l'arrière de l'écho principal. Par conséquent, la charge de précipitations et le refroidissement par évaporation induits par l’écho du crochet peuvent encore améliorer l’intensité des précipitations. Les observations montrent que les précipitations accrues à proximité du vortex de bas niveau le plus fort contribuent à la formation de l'écho en crochet, et que de l'air ambiant sec est également introduit dans les précipitations, renforçant encore la flottabilité négative.
La présence de RFD peut entraîner une forte augmentation des précipitations, favorisant ainsi la formation de tornades.
Connexion tornade
De nombreux chercheurs ont reconnu que le refroidissement des précipitations traînantes, particulièrement associé à l’écho en crochet, est essentiel à la formation de tornades. Dès 1975, Ted Fujita a publié l'hypothèse du recyclage de la formation des tornades. Tout d'abord, l'air introduit par les précipitations est recyclé dans la tornade en formation, puis le moment angulaire apporté par les précipitations est transféré vers le bas, formant finalement une forte circulation. C'est l'hypothèse positive boucle de rétroaction nécessaire pour intensifier une tornade. Les observations montrent des associations de vorticité de faible niveau au sein du RFD, indiquant que le RFD est essentiel à la formation des tornades. Ces données d’observation liées aux précipitations et au refroidissement sur la face arrière soutiennent l’hypothèse de recyclage de Fujita.
ConclusionSelon les recherches actuelles, le refroidissement des précipitations à l'arrière joue en réalité un rôle directeur dans les super orages, contribuant à favoriser la formation de tornades. Alors que la science continue de progresser, l’exploration de ses mécanismes précis est toujours en cours. Cependant, ce que nous savons aujourd’hui n’est que la pointe de l’iceberg : quels autres éléments inconnus pourraient, selon vous, affecter la formation des tornades ?
