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Bienvenue sur le site du TPE des PS3 sur le thème, des tornades.

Nous sommes trois élèves de PS3 et nous avons choisi comme sujet pour ce TPE les tornades. Ce phénomène extrêmement destructeur est des plus impressionnants. Nous les connaissons par le biais des médias mais nous n'en avons jamais rencontré. Pourtant, à l'instant où vous lisez ces lignes, plusieurs tornades sont sûrement en train d'avoir lieu dans différentes parties du globe. C'est aussi ce sentiment d'impuissance face à un phénomène si incontrôlable qui nous a attiré. Nous voulions en apprendre plus sur cette catastrophe naturelle qu'est la tornade.

Nous espérons que ce sujet vous plaira et qu'il vous interressera autant que nous.

torna-1.jpgtornade-3.jpg

 

  • Problématique: Qu'est ce qu'une tornade?

 

  1. Formation des tornades

    a) Où se forment-elles majoritairement?

    b) Le cas de la France

    c) Quelles sont les conditions favorables à leur création?

  2. Propriété des tornades

    a) Intensité, échelle de Fujita

    b) Sens de Rotationtornade.jpg


  3.  Différents moyens de prévention

            a) Le radar Doppler

            b) Autres moyens de prévention

    4.  Experience

         Réalisation d'une mini tornade

Formation d'une tornadertemagicp-tornades-usa-2011-txdam21769-a902fd-1.jpg

    a) Où se forment elles majoritairement?

Les tornades se forment majoritairement aux Etats-Unis au printemps, l’air polaire descendant du nord, vers 10 kilomètres d’altitude, rencontre l’air chaud et humide venu du sol, du golfe du Mexique. Cet air polaire a rencontré auparavent les montagnes Rocheuses qui lui ont fait prendre de l’altitude.

Au Bangladesh, les tornades rencontrées sont aussi  puissantes que celles des Etats-Unis mais fait plus de morts que les Etats-Unis, 179 morts contre 150 aux Etats-Unis.

L’Afrique du sud, l’Australie et le Japon sont aussi toucher mais beaucoup moins, le Canada est aussi touché.

   

    c) Quelles sont les conditions favorables à sa création?

Les tornades sont des tourbillons d'air violents qui deviennent souvent visibles sous la forme d'un entonnoir. Elles sont le fruit de la rencontre mouvementée entre l'air froid de la haute troposphère (zone de l'atmosphère terrestre située entre 0 et 10 kilomètres d'altitude) et l'air chaud et humide des couches atmosphériques plus basses. Leurs débordements souvent meurtriers sont l'affrontement de ces deux masses d'air.

Cettte formation est divisée en 3 parties:

-Rotation sur un axe horizontale                                       tpe1-1.pnghttp://s1.e-monsite.com/2009/01/03/07/48945712etape-1-bis-png.png

                                                              

-Basculement de cette rotation horizontale                         tpe2.pnghttp://s1.e-monsite.com/2009/01/03/07/41645666etape-2-bis-png.png

                                                                

-Une tornade

Voir maquette 

 

1)B) Les tornades en France

Fréquence mensuelle des tornades en France

 

Le risque de tornade est assez faible en France. En effet, le territoire est parsemé de montagnes, rendant la circulation du vent plus difficile. En plus ce premier "rempart" face aux tornades, les vents venant du Nord et ceux venant du Sud n'ont pas une différence de température assez importante pour créer des tornades dévastatrices. Seules deux tornades de classe F5 ont été répertoriées à ce jour.Graphique de l'intensité des tornades en France



En France, il existe de forte différence entre les départements. On peut diviser ces derniers en 3 catégories:

  • Les zones à risque relativement faible, en comparaison de la fréquence nationale moyenne : il s'agit des régions qui s'étirent du Massif Central à la moyenne vallée du Rhône et aux Alpes. En effet, la forte présence de montagnes diminue fortement le risque de tornades.
  • Les zones à risques modérés ces départements sont essentiellement ceux qui s'étirent de l'Aquitaine à la Bourgogne et à l'Alsace.
  • Les zones à risque élevé : Figurent dans cette zone les régions qui s'étirent du Poitou-Charentes, des Pays-de-la-Loire et de la Bretagne jusqu'à la Normandie, le Nord - Pas de Calais et une partie de la Lorraine. Ces régions conjuguent des reliefs très peu marqués, des situations orageuses en toutes saisons, et une exposition privilégiée aux flux perturbés. Toutes ces caractéristiques permettent la formation plus fréquentes de tornades qu'ailleurs en FranceRépartition des tornades en France par départements.

Quelques chiffres clés et cas marquants :

 

A ce jour, 665 cas de tornades sont recensés en France.

Plus fortes tornades recensées :

 

Deux tornades d'intensité F5 ont été recensées en France:

● Le 24 juin 1967 : tornade F5 à Palluel (Pas-de-Calais)

 

● Le 19 août 1845 : tornade F5 à Montville (Seine-Maritime)

 

Trajectoires les plus longues :

 

● La tornade de Saint-Claude (Jura), le 19 août 1890, a parcouru 81 km, dont une partie en Suisse

 

Episodes de tornades remarquables :

 

● Le 23 août 1865, 4 tornades s'abattent sur les départements de l'Aisne et de l'Oise. Parmi elles, on compte 3 tornades d'intensité F2 et 1 tornade d'intensité F3. Aucune victime n'est à déplorer. Cet épisode touche également la Belgique.

 

● Les 24 et 25 juin 1967, au moins 5 tornades s'abattent sur le Nord, le Pas-de-Calais et la Somme. Parmi elles, on compte 2 tornades d'intensité F2, 1 tornade d'intensité F3, 1 tornade d'intensité F4 et 1 tornade d'intensité F5. Cet épisode orageux exceptionnel frappe également la Belgique et les Pays-Bas.

Village détruit par le passage d'une tornade le 24 juin 1967




L'intensité

 On mesure l'intensité d'une tornade à l'aide d'une échelle spécifique nommée l'échelle de Fujita. Elle est constituée de 13 catégories, classées de f0 à f5, les autres catégories (de f6 à f12) n'ont encore jamais été rencontrées . La valeur des vents donnée est une estimation de la vitesse requise de celui-ci pour que la tornade associée produise de tels dégâts.

 

Catégorie

Vents km/h

Fréquence

Dégâts

F0

60-120

82,00%

Dégâts légers

F1

120-180

11,00%

Dégâts modérés

F2

180-250

4,00%

Dégâts importants

F3

250-330

1,80%

Dégâts considérables

F4

330-420

0,90%

Dégâts dévastateurs

F5

420-510

¨0,3%

Dégâts incroyables

F6 à F12

510-...

0,00%

Catégories théoriques

Rotation

a) Différence pôle Sud / Nord

Les tornades du pôle Sud et du pôle Nord n'ont pas le même sens de rotation, en effet, celles de pôle Sud tournent dans le sens des aiguilles d'une montre alors que celles du pôle Nord tournent dans le sens contraire des aiguilles d'une montre.

 

b) Vitesse de rotation 

La vitesse de rotation varie d'une tornade a une autre, elles vont généralement de 100km/h à 500km/h. La vitesse cinétique d'une tornade se calcule par la formule   .

3) Les moyens de prévention des tornades

 

  • Le radar DopplerRadar Doppler

Le radar météorologique Doppler est le principal moyen permettant de prévenir la formation de tornades.Il permet d’analyser une cellule orageuse qui serait susceptible de créer une tornade. Il se présente sous la forme d’un pylône surmonté d’une sphère.

Ces radars utilisent l'effet « Doppler Fizeau »lorsqu'une source émettrice et un récepteur sont en mouvement relatif l'un par rapport à l'autre : alors, la fréquence de l'onde augmente ou diminue selon que la source se rapproche ou s'éloigne du récepteur, conformément à une loi très précise qui permet de calculer la vitesse de déplacement de la source à partir des mesures de fréquence effectuées par le récepteur.

Les radars dits « à effet Doppler » émettent des micro-ondes qui se réfléchissent sur les gouttes de pluie et sur les cristaux de glace. Selon ce que l’onde va traverser (eau, glace…), elle renverra un signal au radar, donnant alors des chiffres que les météorologues pourront analyser.Le radar doppler permet donc d’indiquer : la quantité et le taux des précipitations, la vitesse de ces précipitations, les variations des vents, les fronts de rafale et les configurations cycloniques (rotation des masses d’air) propices aux tornades. Mais la répartition de radars de ce genre dans le monde est inégale.

Pour certains pays comme la France, où les tornades restent encore faibles et causent des dégâts généralement minimes, l’achat de ces radars serait très onéreux. Par contre pour d’autres pays comme les Etats-Unis (un radar tous les 30-50 Km dans la « Tornado Alley », plus tous les radars mobiles) ou le Canada (95% du territoire couvert), l’importance de ce type de radar est primordiale, aussi bien pour de la prévention que pour comprendre le phénomène de la tornade.

A part le radar Doppler, d’autres moyens permettent la prévision et l'observation de ce phénomène incroyable :

  • La fusée téléguidée : Il s’agit d’une fusée apportant des informations sur les paramètres physiques d’un cumulonimbus (nuage étant souvent à la base de la formation des tornades).
  • La caméra infrarouge : Des caméras ordinaires ne peuvent enregistrer que les détails visibles au-dessus des nuages. Des cameras infrarouges,sensibles à la chaleur peuvent aussi tracer le schéma de la distribution de chaleur dans les couches supérieures du nuage. Ces moyens permettent de détecter les conditions météorologiques et les orages générateurs de tornades.
  • Les satellites : Ils permettent de détecter la formation de vents violents et donc d’orages lorsque ceux-ci se forment hors de la portée efficace des radars Doppler. Ils permettent aussi de suivre le parcours de ces trombes et d’observer la direction vers laquelle elles se dirigent.
  • Les chasseurs de tornades et observateurs : La formation des tornades étant encore  mal connue, les météorologistes peuvent donc  aussi s’appuyer sur un réseau d’observateurs volontaires pour les détecter. En effet, les supports technologiques utilisés par les météorologues pour essayer de prévoir une tornade sont souvent limités.  Les satellites n'ont pas une résolution suffisante pour pouvoir détecter les tornades de manière précise. Quant aux radars, ils ne peuvent détecter la formation d’une tornade que si les configurations cycloniques propres aux tornades se déroulent dans leur champ de portée. Lors de ce type de phénomène présentant une formation rapide et imprévisible, rien ne peut remplacer les observations sur le terrain.

 

Vidéo reportage sur Dean Gill, chasseur de tornades (http://www.nouvo.ch/s-026)

Consignes en cas de tornades

  • Se tenir loin des portes, fenêtres et murs extérieurs. Se protéger la tête.
  • Se réfugier au sous-sol, sous une table robuste, sous un escalier ou dans un placard.
  • Se tenir au centre de la maison ou sur le côté opposé à l'orage.
  • Eviter les bâtiments dotés de vastes toitures (stade, grange,...)
  • Dans un immeuble à bureau, se réfugier dans un corridor intérieur, au niveau inférieur et de préférence dans le sous-sol.
  • En plein-air, se déplacer dans la direction perpendiculaire à la trajectoire de la tornade, ou sinon s'allonger dans un fossé ou un ravin.
  • Ne pas rester dans la voiture.
  • S'il n'y a pas d'abri, s'accrocher à la base d'un arbuste ou d'un taillis.

Expérience : création d'une mini tornade

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