Comment prévoir les tornades alors que leur formation reste mal comprise ? Les experts répondent

Le paradoxe de l’alerte météorologique

Votre téléphone émet un bip strident. Il s’agit d’un avertissement de votre service météorologique local : une tornade se dirige vers votre ville, et vous disposez de 20 minutes pour chercher un abri avant qu’elle ne frappe. Vous mettez votre jeu vidéo en pause ; vous éteignez la flamme de la cuisinière au beau milieu de la préparation du dîner ; quoi que vous fassiez, vous arrêtez tout, et vous vous dirigez vers le sous-sol. En descendant, vous pourriez vous plaindre : pourquoi n’avez-vous pas eu plus de temps pour vous préparer ?

Le constat est surprenant face aux avancées technologiques actuelles : la prévision des tornades reste obstinément opaque. « Il y a des inconnues connues, et il y a des inconnues inconnues », explique Rich Thompson, chef des opérations de prévision au Storm Prediction Center. « et les meilleurs prévisionnistes ont au moins […] une idée de ce qu’ils ne savent pas. Mais vous ne pouvez pas savoir complètement ce que vous ne savez pas parce que vous ne le savez pas encore. »

La recherche sur les tornades constitue un domaine étonnamment nouveau et en constante évolution. Elle s’actualise parfois en temps réel lorsqu’un météorologue sur le terrain remarque une anomalie et se dit : « Hein. Je me demande de quoi il s’agit ? » Les prévisionnistes travaillent avec des théories parcellaires et des données souvent incomplètes. Les tornades qui réunissent toutes les conditions pour se former ne voient généralement pas le jour. En parallèle, les signalements signalés par le public concernent de plus en plus un type étrange dont la genèse n’apparaît absolument pas sur les radars. La véritable question ne devrait pas être « pourquoi ne pouvons-nous pas faire mieux ? » mais plutôt « comment cela fonctionne-t-il au juste ? »

Les trois visages de la menace atmosphérique

Il existe globalement trois types de tornades. Le premier englobe les supercellules, ces tornades immenses et catastrophiques nées d’orages si puissants qu’ils commencent à créer leurs propres systèmes atmosphériques en leur sein. Ce sont « les tornades qui durent le plus longtemps », précise Rich Thompson, « et généralement les plus intenses. » Leur processus de formation est assez bien compris, jusqu’à un certain point. « L’un des premiers ingrédients que nous recherchons est ce que nous appelons le cisaillement du vent dans l’atmosphère », détaille-t-il. « [C’est-à-dire,] les changements de vents en direction et en hauteur. » Avec une combinaison inadéquate de la vitesse du vent à différentes altitudes, l’air commence à tourner et à s’élever au sein de la tempête, continuellement alimenté par l’air chaud et humide du sol. Tous les éléments sont alors réunis pour qu’une tornade prenne forme.

Malgré cela, le phénomène ne se produit pas systématiquement. Seul un orage supercellulaire sur cinq engendre effectivement une tornade correspondante. Les conditions sont remplies, mais le mécanisme s’enraye. Ce dysfonctionnement est « encore un mystère », souligne David Sills, directeur du Northern Tornadoes Project (NTP) à l’Université Western de l’Ontario, et directeur adjoint du Canadian Severe Storms Lab au sein du NTP. « Nous en savons beaucoup sur les conditions dans lesquelles les tornades se forment », ajoute-t-il, « mais nous ne savons toujours pas pourquoi une tempête va produire une tornade alors que la tempête d’à côté ne le fait pas. »

Il s’agit pourtant du scénario le plus favorable pour les prévisionnistes. Viennent ensuite les tornades non supercellulaires : les lignes de grains, techniquement appelées systèmes convectifs quasi-linéaires (QLCS), et les trombes terrestres. Celles-ci s’avèrent encore plus difficiles à anticiper, en partie parce qu’elles sont suffisamment petites pour passer entre les mailles du radar. « Nous n’avons que des observations inégales », rappelle Rich Thompson. « Nous ne savons pas exactement à quoi ressemble l’environnement partout tout le temps. » Le repérage des signes avant-coureurs reste problématique. « Cela rend le service météorologique fou, parce qu’elles apparaissent partout », note David Sills. « Il n’y a aucune rotation que vous pouvez voir sur le radar, donc elles sont très difficiles à prédire. Mais vous savez, elles sont toujours dangereuses. Même si elles sont plus faibles, des personnes pourraient [toujours] être blessées ou tuées. Des dommages matériels peuvent toujours se produire. »

Les lacunes des outils de mesure et le facteur chaos

Face à ces nombreuses inconnues et aux répercussions dramatiques d’éventuelles erreurs, l’amélioration des prévisions constitue un domaine de recherche très actif. Le Canada a récemment mis à jour et élargi son réseau national de radars météorologiques, bien qu’il ait paradoxalement décidé de dissoudre les équipes de recherche chargées de recevoir et d’interpréter ces données ce mois-ci. Le système américain est plus ancien, mais il bénéficie d’une vaste base de données accumulées sur près de quatre décennies. « Ils ont extrait chaque once de valeur de ces radars, et les données qui en ressortent sont excellentes », précise David Sills. « Donc les prévisionnistes ont une longueur d’avance grâce à cela. »

Le système est loin d’être parfait. Randy Bowers, météorologue au Storm Prediction Center et expert en évaluation des tempêtes imminentes, évoque ses besoins : « Il y a un large spectre d’informations que j’aimerais avoir. Personnellement, j’aimerais avoir des données d’observation dans la partie inférieure de l’atmosphère – pas seulement à la surface, mais juste ce demi-mile inférieur à un mile ou à peu près de l’atmosphère. Les caractéristiques de température et de vent, particulièrement, et les caractéristiques d’humidité, particulièrement. Celles-ci, je pense, seraient très, très utiles. Nous n’avons pas tout à fait cela. Nous devons le déduire à partir des données des modèles. » Ces ambitions techniques ne représentent que la pointe de l’iceberg. L’énigme fondamentale persiste : qu’est-ce qui fait que certaines tempêtes se transforment en tornades, alors que d’autres non ? David Sills explique qu’il s’y intéresse de près : « J’ai un post-doctorant qui travaille sur cette question exacte. Essayer de déterminer s’il y a quelque chose à propos du type d’environnement dans lequel elles se développent qui nous permettra de savoir si [une tempête] va être un grand producteur de tornades ou non. Et nous ne le savons tout simplement pas. »

Il est possible que cette question ne trouve jamais de réponse définitive. La dynamique de formation s’avère si chaotique que la comprendre pleinement nécessiterait des informations impossibles à obtenir. « Quand on va au fond des choses, il faut littéralement savoir ce que fait chaque molécule d’air en même temps, ce qui bien sûr est aberrant », souligne Rich Thompson. « Il y a des jours où, vous savez, quelqu’un claque une portière de voiture dans le parking de Walmart et cela déclenche une chaîne d’événements qui conduit à une tornade inattendue quelque part des heures ou des jours plus tard. C’est un peu effrayant si vous vous arrêtez pour y penser. »

L’art complexe de l’anticipation à la minute près

Les prévisionnistes ne peuvent pas garantir une précision absolue. « Dire, genre, que cette tornade va durer de 15 h 15 à 15 h 37 – nous ne pouvons pas faire cela en ce moment », admet Rich Thompson. « Nous n’en sommes même pas particulièrement proches. » Les veilles et alertes aux tornades sont pourtant émises avec un taux de précision satisfaisant. Le processus s’éloigne totalement des prévisions météorologiques standards. Anticiper la pluie, le froid ou le soleil reste relativement simple pour les systèmes stochastiques actuels, avec des prévisions fiables à plus d’une semaine d’intervalle, fruit d’un calcul mathématique exceptionnel. Pour les tornades, le délai d’alerte se compte en minutes.

David Sills indique la marche à suivre : « Personne ne va émettre une alerte à la tornade sans une certaine indication qu’elle commence soit à se produire, ou qu’elle se produit [déjà]. » Les nouveaux réseaux de radars détectent la différence entre une simple tempête de pluie et une tempête chargée de grêle ou de débris. « Mais à ce stade, il est un peu tard pour émettre l’alerte à la tornade. » L’anticipation passe par la surveillance des cyclones. « Avec les orages supercellulaires en particulier, parce que c’est un orage en rotation, le radar peut détecter cette rotation – les précipitations qui tournent dans l’orage », explique David Sills. « Souvent, cette rotation se produit avant que la tornade ne se produise. C’est pourquoi des réseaux de radars Doppler sont installés à travers l’Amérique du Nord. C’est juste pour cette raison, fondamentalement : pour essayer de voir la rotation avant que la tornade ne se produise. »

Les météorologues naviguent dans un monde de probabilités. « Vous pouvez avoir une situation où vous avez, disons, le milieu des parties de la tempête tournant assez rapidement, mais cela va-t-il se traduire jusqu’à la surface ? Il n’y a aucun vrai moyen de le savoir avec certitude », indique Randy Bowers. Les professionnels procèdent par étapes successives. Ils signalent d’abord un risque sur une zone couvrant souvent des centaines de kilomètres et émettent une veille. Pour les supercellules, cette étape est maîtrisée. « Nous pouvons les voir arriver des jours à l’avance maintenant », confirme David Sills. « Nous pouvons avoir une bonne idée de l’heure, du jour, de l’emplacement général… mais essayer de prévoir, vous savez, l’emplacement exact, l’heure exacte, et l’intensité est très difficile. » L’ultime atout du prévisionniste reste son intuition. « À certains égards [c’est] un instinct, je suppose », confie Randy Bowers. « Plus vous en avez vu, plus de scénarios similaires à cela, plus vous êtes à l’aise pour prendre la décision d’alerte. » Rich Thompson partage ce point de vue : « Randy et moi – je ne sais pas combien de milliers, ou de dizaines de milliers, de tempêtes nous avons vues. Cela aide définitivement à construire l’expérience, la compréhension, et l’observation de toutes les façons dont les choses peuvent évoluer comme vous l’aviez anticipé – et particulièrement toutes les façons que vous n’aviez pas anticipées. »

Chasser les tempêtes pour comprendre la réalité du terrain

L’expérience directe des tornades s’avère précieuse depuis les écrans de contrôle, mais elle devient un atout majeur sur le terrain. Le film Twister de 1996 était d’ailleurs plus précis qu’on ne l’imagine. « La première chasse aux tempêtes à laquelle j’ai participé était à l’automne 1985 », raconte Rich Thompson. « Et je chasse chaque année depuis lors. Je m’intéresse aux tempêtes depuis que je suis tout petit, et je juste, j’aime les voir. » Cette démarche sert un objectif scientifique. « J’ai [fait de la chasse aux tempêtes], et je dirais oui, cela aide pour sûr […] Cela aide à construire ce modèle conceptuel plus complètement », affirme Randy Bowers.

Les trois spécialistes s’accordent sur un point : les données radar ne remplaceront jamais l’observation directe de la formation d’une tornade. « Vous pouvez réellement voir visuellement l’évolution de la tempête plus complètement, parce que vous pouvez seulement obtenir une image radar toutes les, vous savez, 2 à 5 minutes, et il se passe beaucoup de choses dans ce laps de temps », détaille Randy Bowers. L’observation visuelle contextualise les données mesurables et favorise des découvertes inattendues. Rich Thompson le constate régulièrement : « Je sais que cela a aidé avec la recherche appliquée ; comme, des idées qui [germent de] ‘hé, je veux faire un suivi sur cela parce que je l’ai vu de mes propres yeux. Je sais que cela a de l’importance. Je l’ai vu se répéter’. La question est, d’accord, en quoi cela se traduit-il. [Est-ce] quelque chose qui est une quantité observable que nous pourrions reproduire dans un sens de prévision ? »

Cette méthode de recherche exaltante comporte des enjeux immenses. Les experts déconseillent vivement aux amateurs de s’y essayer, l’instrumentation moderne rendant très facile l’approche accidentelle du danger. L’expérience reste cependant irremplaçable pour la communauté météorologique. « Chaque fois que j’y vais, j’en apprends davantage sur la façon dont les tornades se forment et comment cela diffère de ce que vous voyez dans les manuels », confirme David Sills. « Quand vous la chassez, tout prend un peu son sens, tout s’emboîte. Vous pouvez rassembler les choses que vous voyez sur le radar, les choses que vous voyez dans les manuels, et ce que vous voyez dans la réalité – et vous avez juste une bien meilleure compréhension de la façon dont tout cela fonctionne. »

Selon la source : iflscience.com