Utiliser des superordinateurs pour étudier les tornades les plus meurtrières et les plus destructrices

Utiliser des superordinateurs pour étudier les tornades les plus meurtrières et les plus destructrices

Après une rencontre rapprochée avec une tornade dans son enfance, Leigh Orf est devenue obsédée par les tempêtes et travaille maintenant en tant que scientifique étudiant les tornades les plus meurtrières et les plus destructrices du monde à l'aide de superordinateurs.

Quand j'avais cinq ans, la maison de ma famille a été frappée par la foudre et une tornade F4 s'est approchée de notre maison quelques années plus tard, a déclaré Orf à Newsweek. Ces événements ont laissé une marque indélébile.

Le scientifique regarde à l'intérieur des supercellules et des tornades les plus puissantes, qui enregistrent EF4 ou EF5 sur l'échelle Fujita améliorée, à l'aide de superordinateurs. Depuis 1950, les États-Unis ont été frappés par 59 tempêtes EF5, dont la plus meurtrière a été la tornade de Joplin dans le Missouri en 2011, qui a tué 158 personnes.



Avec 420 tornades confirmées aux États-Unis jusqu'à présent en 2022, la saison a bien démarré. dans l'année en cours En mars, le pays a été frappé par un nombre record de tornades, et avril a vu une dévastation généralisée dans plusieurs États.

Les scientifiques ont amélioré leur capacité à prévoir quand et où les tornades supercellulaires frapperont. [Ce sont] les tempêtes parentales qui produisent les tornades les plus violentes, a déclaré Christopher Weiss, professeur de sciences atmosphériques à la Texas Tech University, à Newsweek. Ces tempêtes supercellulaires ont une forte rotation à l'échelle de la tempête elle-même, qui est appelée mésocyclone et mesure environ cinq milles de diamètre en moyenne.

Cependant, le lien entre le mésocyclone et la production de tornades reste un mystère. Les tornades ne sont pas produites par la grande majorité des supercellules.

'Énorme courant ascendant rotatif'

Une supercellule est un orage avec un grand courant ascendant rotatif qui dure longtemps.

Selon Orf de l'Université du Wisconsin-Madison, ils ne se produisent que dans des conditions atmosphériques spécifiques. Ils ont besoin de beaucoup d'humidité, de beaucoup d'instabilité dans l'atmosphère et de beaucoup de cisaillement du vent. Parmi tous les types d'orages, les supercellules produisent les tornades les plus violentes. La tempête qui a frappé Mayfield, Kentucky en décembre 2021 était un exemple récent d'une supercellule violente.

Les recherches d'Orf consistent à simuler ces tornades massives afin de comprendre ce qui les fait se former et ce qui se passe une fois qu'elles ont atteint leur plein potentiel. Des tourbillons faibles et non tornades s'accumulent en un seul endroit sous un courant ascendant très fort, a-t-il dit, et c'est à ce moment que se forment les tornades les plus violentes.

C'est une fête vortex et tout le monde est invité, dit Orf dans une vidéo montrant une simulation de formation d'une tornade.

tornade

Il semble que la juxtaposition spatiale des caractéristiques spécifiques de la tempête, ainsi que le moment des événements se produisant dans la tempête, soient la clé de la formation d'une tornade, a-t-il déclaré à Newsweek. Des tourbillons verticaux doivent exister à proximité du courant ascendant, et cela doit se produire à un moment où le courant ascendant est très fort - cela aide à la consolidation des amas préexistants de faible rotation en une tornade.

Et les facteurs qui contribuent à rendre le courant ascendant très fort ont à voir avec la 'saveur de l'air' que le courant ascendant de la tempête est en train d'ingérer - il doit être frais, mais pas trop froid, et il doit contenir une rotation horizontale importante, ce qui est en partie fonction de l'environnement dans lequel la tempête s'est formée, ainsi que de l'environnement local formé par la tempête elle-même, précise l'auteur.

Selon lui, la tornade peut se renforcer en raison d'un courant ascendant extrêmement fort qui continue d'ingérer le bon type d'air. Lorsqu'une tornade se déplace trop loin dans l'air frais et pluvieux produit par la tempête, elle perd le contact avec le fort courant ascendant qui la faisait se dissiper.

Des tornades apparaissent dans les simulations d'Orf, avec différentes couleurs indiquant différents courants d'air aspirés vers le haut et dans la tempête. La tornade déchire le sol dans l'animation après sa formation.

Bien que les experts se soient améliorés pour prédire où les tempêtes productrices de tornades frapperont dans la vie réelle, ils ne peuvent toujours pas prédire le chemin qu'ils emprunteront ni la force qu'ils deviendront une fois qu'ils se formeront. Une fois la tornade aperçue au sol, une trajectoire générale peut être estimée.

Un objectif important est une à deux heures d'avance sur la prévision du comportement des supercellules et des tornades, a déclaré Orf. Il y a beaucoup d'obstacles à surmonter. De bonnes données d'observation sont nécessaires pour initialiser nos modèles météorologiques. Malheureusement, la technologie permettant d'échantillonner avec précision de grands volumes d'atmosphère est encore insuffisante pour donner à nos modèles la précision dont ils ont besoin pour faire des prévisions extrêmement précises.

Pour le moment, les prévisions de trajectoire de tornade sont presque exclusivement faites après qu'une tornade a été repérée ou détectée. Nous pouvons estimer la trajectoire générale d'une tornade en examinant le vecteur de mouvement de la tempête une fois qu'elle se forme.

Cependant, les tornades n'empruntent pas toujours les chemins prévus.

tornade kansas