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BIENVENUE
Nous sommes 3 élèves de première S du lycée du NOORDOVER à Grande-Synthe
(NORD)
Ce site a été crée dans le cadre des T.P.E (Travaux Personnels Encadrés) de
l'année scolaire 2010-2011
Nous avons choisi de nous intéresser aux tornades, phénomènes météorologiques
qui aujourd'hui ne sont que partiellement compris et qui donnent toujours lieu a
des recherches approfondies.
SOMMAIRE
* INTRODUCTION
* PARTIE 1 : Localisation, dégâts et préventions des tornades
I) Localisation
II) Dégâts
III) Préventions
* PARTIE 2 : Formation d’une Tornade
I) Phases de création d’une tornade
* PARTIE 3 : Expérience
I) Modélisation d’une mini-tornade et mise en relation avec le phénomène naturel
* CONCLUSION
INTRODUCTION
Les tornades sont des phénomènes météorologiques très complexes. C'est le phénomène
météorologique le plus violent, destructeur et sournois qui existe. Ces tourbillons
constituent un des phénomènes les plus difficiles à prévoir. Les tornades sont un sujet
d’actualité. En effet, elles sont de plus en plus nombreuses et concernent beaucoup de
pays. Cependant nous ne connaissons pratiquement rien sur elles, à moins d’y être
passionné.
En revanche nous savons tous qu’une tornade peut-être dévastatrice et meurtrière.
Aussi la formation de cette dernière peut être très complexe et sa durée de vie très
indéterminée, et c'est ainsi que nous arrivons à la problématique suivante :
Quels sont les facteurs qui déterminent la formation d'une tornade et sa durée de vie ?
Nous allons dans un premier temps voir où les tornades sont les plus fréquentes puis
quels sont les dégâts qu'elles occasionnent et quels moyens de prévention existent t-ils
pour lutter contre les tornades. Ensuite dans une seconde partie nous allons étudier sous
quelles conditions les tornades se forment. Enfin dans une troisième partie nous allons
tenter d'en modéliser une et de mettre en relation cette modélisation et le phénomène
naturel.
PARTIE 1 : Localisation, dégâts et préventions des tornades
I) Localisation
1) En France :
En France, la moyenne du nombre de tornades annuelles s’élèverait à 15-20 cas par an
La première tornade française recensée serait celle de septembre 1669. Elle parcourut 400
kilomètres, sur un trajet allant de la Rochelle à Paris, avant de se dissiper.
Entre 1680 et 1988, selon les statistiques, la France aurait connu 14 tornades d’une puissance
allant de F4 à F5. Les régions touchées sont principalement le Nord et le Centre Ouest.
La fréquence moyenne d'une tornade estimée, toutes intensités confondues est de 2 par an et
par département. Certaines régions ont d’avantages de cas recensés que d'autres, ce qui peut
être du à des facteurs climatologiques
Répartition du nombre total des tornades en France par département.
Les tornades de forte puissance depuis 1680, ont frappé principalement une bande allant de
Bordeaux à Lille en passant par Paris qui est donc la zone à « risque ».
En France, la saison des tornades est incontestablement l’été. Les mois de juin et d’août voient
le plus de tornades en Europe. Sur le reste de l’année, la répartition est très uniforme.
Le relief français joue un rôle important dans cette répartition.
La consistance du sol peut avoir des répercussions sur la fréquence des tornades. Les sols
calcaires pourraient êtres un des facteurs. En effet, le calcaire a une capacité d’échauffement
des sols, ce qui rend ces derniers propices à la formation de tourbillons. A noter que les zones
concernées par les sols calcaires correspondent approximativement à celles que Jean Dessens
(Jean Dessens et J-T Snow sont à l’origine de la première grande tentative de recensement
des tornades à l’échelle nationale, leur étude climatologique est restée la référence de base en
matière de tornades en France) a déterminées sur les cartes de fréquence des tornades.
LA TORNADE DE HAUTMONT :
Le dimanche 3 août 2008, une tornade de force F4 (vent de 300km/h) à ravagé la ville
d’HAUTMONT, située près de Maubeuge, dans le NORD de la France.
Cette tornade, qui a débuté vers 22h30, a parcouru une distance de 12 km, semant la
désolation sur son passage.
Voici le Trajet parcouru par cette tornade
2) Aux Etats-Unis :
C'est bien évidemment aux Etats-Unis que l'on recense le plus de cas de tornades ; aussi bien
par le nombre que par leur puissance.
Les USA subissent en moyenne 1150 tornades annuelles, pour une superficie de 9 364 000
km2. On a donc un rapport de 1,2 cas de tornade pour10 000 km2.
Certains endroits des Etats-Unis possèdent des conditions propices à la formation de ce
phénomène destructeur. Une des raisons principales de ce nombre élevé est dû à la rencontre
des masses d’air froid provenant du Canada avec les masses d’air chaud venant du golfe du
Mexique.
On utilise le terme de "Tornado Alley" (soit "l'allée des tornades) pour désigner la zone
centrale des Etats-Unis, qui s'étend sur plusieurs milliers de kilomètres, où des tornades se
produisent fréquemment.
La surface rouge orangée représente la « tornado alley ». Les flèches bleues schématisent l'air
froid en provenance du Canada et les flèches rouges, l'air chaud en provenance du golfe du
Mexique.
Ce tornado alley s’étend comme nous pouvons le voir sur la carte, du Texas à l’Illinois tout en
passant par la Floride. En 1998, plus de 1400 tornades se sont créées à cet endroit.
Le tableau ci-dessous expose le nombre de tornades recensées par états en 1998.
Incontestablement, le Texas et la Floride apparaissent comme les deux états les plus touchés
par ce phénomène.
Aux Etats-Unis, le printemps, plus précisément le mois de mai, peut être considéré comme la
saison des tornades. En effet, 42% d’entre elles s’y produisent.
Au printemps les différences de température sur le front polaire sont maximales ; ce qui crée
une atmosphère instable et favorise donc la formation de puissants orages.
Nous pouvons donc bien voir sur ce graphique que le moi de Mai est le mois qui recense le plus
de tornades
3) Dans les autres pays :
Notons par ailleurs que les tornades sont présentes dans bien d’autres pays du globe. Tels le
Bengladesh, l’Afrique du sud, l’Australie ou encore le Japon. Le Canada est aussi très touché.
Au Bangladesh, les tornades rencontrées sont aussi puissantes que celles des Etats-Unis mais
font le plus de morts chaque années : 179 morts contre 150 aux Etats-Unis.
Si l’on en entend moins parler, c’est tout simplement parce que ces dernières sont beaucoup
moins médiatisées.
PARTIE 1 : Localisation, dégâts et préventions des tornades
II) Dégâts
La tornade est l’un des phénomènes météorologiques les plus destructeurs de la planète et
notamment du fait de la puissance incroyable des vents qui prennent part à la formation de la
tornade ; jusqu’à plus de 500 Km/h pour des tornades de grosse ampleur. Par exemple, une
tornade ayant eu lieu en Géorgie le 31 mars 1973, a produit des dégâts s'élevant à la facture
colossale de 1,250,000,000 dollars !
Les dégâts provoqués par une tornade sont très variés. Tout dépend de la puissance de celle-ci
(voir échelle de Fujita). Ces dégâts peuvent aller d’une simple détérioration de bâtiments à leur
destruction intégrale.
La tornade qui peut se déplacer jusqu’à plusieurs centaine de kilomètres, balaye tout sur son
passage si elle est puissante. Mais la destruction occasionnée reste sur un couloir de
destruction très étroit : quelques dizaines de mètres.
Lors du passage d’une tornade, on peut donc observer la trajectoire empruntée par celle-ci,
appelée corridor, avec des débris répartis de part et d’autre de ce « chemin ».
Nous pouvons voir ici le corridor laissé par l’une des plus grosses tornades (1,6 Km de largeur
et 16Km de hauteur) qu’aient connu les Etats-Unis, le 3 Mai 1999.
Si une tornade cause autant de dégâts lors d’un passage en ville par exemple, c’est aussi grâce
à la très faible pression qui règne à l’intérieur du tuba, pression pouvant être à 90% de la
pression atmosphérique normale, soit un peu plus de 100 hPa.
Cette chute soudaine et très importante de pression crée une énorme différence entre celle de
l'extérieur et de l'intérieur des bâtiments. Cette brusque dépression peut donc entraîner une
véritable explosion des bâtiments. Cela est dû au fait que l'air enfermé à l'intérieur d'une
maison par exemple exerce sur les murs, les portes et les fenêtres, une poussée considérable
qui tend à les faire éclater vers l'extérieur.
En résumé, les dégâts causés par une tornade sont dût à différents facteurs :
> La pression des vents de la tornade différente de la pression normale.
> L'effet de Bernoulli qui s’exerce autour des obstacles donnant ainsi une différence de pression
entre le côté de l’obstacle face au vent et celui sous le vent par différence de vitesse d'écoulement.
Cette pression différente permet de soulever les objets aussi facilement que l'air soulevant une aile
d'avion. Des véhicules sont donc projetés ainsi que divers objets se trouvant sur la route de la
tornade, les toitures soulevées puis emmenées plus loin.
La tornade est souvent plus dangereuse lorsque l’on est à coté, il existe un risque très important pour
les personnes aux alentours : les débris de maison, de voitures et de toute autre nature peuvent être
projetés à des centaines de mètres du lieu de la tornade.
Echelle de Fujita :
Pour juger l'intensité d’une tornade, on utilise l’échelle de « Fujita » mise au point par
Théodore Fujita, chercheur à l’Université de Chicago, au début des années 1970. L’intensité se
calcule après avoir évalué la nature et l’étendue des dégâts engendrés par le passage d’une
tornade. En 2005, des météorologues, des experts en bâtiment et des ingénieurs ont mis à jour
cette échelle en réajustant les vitesses de vent à l’échelle des dégâts, étudiés sur plus de 20
types de constructions.
Étendue des sinistres suivant l’intensité d’une tornade :
PARTIE 1 : Localisation, dégâts et préventions des tornades
III) Préventions
Pour prévenir l’apparition d’une tornade, les météorologues disposent de plusieurs outils. Mais
cette prévention reste encore à perfectionner.

Le radar Doppler, outil principal de prévention :
Le radar Doppler 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.
Un radar doppler aux Etats-Unis
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. Toutes ces informations sont
détectées à la seule condition que l’orage étudié, est dans la zone couverte par le radar
(environ 300 Km). Un radar ne verra généralement jamais la tornade parfaitement, à moins
qu'elle ne se forme juste à côté du dôme. En effet, sa résolution est de l'ordre du kilomètre
alors qu'une tornade a un diamètre compris, généralement, entre 1 et 100 mètre (mais il peut
aller jusqu’à quelques centaines de mètres). De plus, il faut que le radar soit à moins de 100
kilomètres de la zone étudiée, afin de mesurer correctement le taux de rotation des masses
d’air(le mésocyclone). On peut alors s'appuyer sur cette présence du mésocyclone pour avertir
les populations menacées et leur conseiller de se mettre en lieu sûr. Mais il faut savoir que la
formation d’une tornade ne pourra être prévue que quelques minutes avant voir une demi-heure
au maximum.
Échos d’un radar Doppler d’une tornade à Oklahoma City le 3 Mai 1999. Sur cette image radar,
le rouge représente le chemin de la tornade, plus particulièrement le retour des débris
occasionnés.
Un système de triangulation est donc nécessaire pour savoir si une tornade aura bien lieu. La
mise en œuvre de plusieurs radars permet de localiser plus précisément le foyer orageux ainsi
que son déplacement, permettant par la suite d’être en mesure de définir plus précisément la
formation d’une tornade ou non.
Mais la répartition de radars de ce genre dans le monde est inégale. Il est vrai que 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.
Les mesures par radar Doppler effectuées au cours des différentes années depuis ses débuts
en 1970 ont permis d’améliorer les connaissances des scientifiques sur les tornades. Grâce aux
différentes études de cellules orageuses, on a grandement amélioré la connaissance du courant
ascendant, de la colonne d'air montante au cœur de l'orage, ainsi que de ses interactions avec
l'environnement. On sait aujourd'hui bien mieux :

comment fonctionne un fort courant ascendant et comment il amorce le mouvement de
rotation de l'air

comment les vents tournants s’intensifient pour donner naissance à la tornade.
comment fonctionne un mésocyclone, cette zone de rotation dans un orage qui peut mener
à la formation d’une tornade.

Autres systèmes de prévention :

Les fusées téléguidées :
Les fusées téléguidées permettent d’apporter des informations sur les paramètres physiques
d’un cumulonimbus.

Les caméras infrarouges :
Ce type de caméra permet de détecter la chaleur émise lors de la formation d’une tornade.

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.

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.

La prévention envers les habitants de zones « à risques » :
Dans les pays les plus touchés comme par exemple les Etats-Unis, les habitants des zones
exposées à la formation de tornades (Tornado Alley notamment), sont informés des consignes à
respecter.
Dans une maison :
Se tenir loin des portes, fenêtres et murs extérieurs
Se réfugier au sous-sol, dans un placard ou sous un escalier
Rester au centre de la maison ou du côté opposé à l'orage
Sortir immédiatement d'une maison mobile
À l'extérieur :
Se déplacer dans la direction perpendiculaire à la trajectoire de la tornade
Si nécessaire, s'allonger dans un fossé
Ne pas rester dans une automobile
S'il n'y a pas d'abri solide, s'accrocher au pied d'un arbuste
PARTIE 2 : Formation d’une Tornade
Une tornade naît au pied d'un cumulo-nimbus, lorsque l'air chaud et humide s'élève du sol et traverse
la masse d'air plus froid à la base du nuage.
Ce courant ascendant crée un frottement contre l'air froid, plus lourd, qui tend à descendre.
Mais les deux masses ne se mélangent pas.
Sous l'effet de la rotation de la Terre, elles se mettent à tourner en s'enroulant l'une autour de
l'autre.
Un cône apparaît alors à la base du nuage, puis se prolonge jusqu'à terre pour former la trompe, au
sein de laquelle des vents tourbillonnants très violents créent une puissante aspiration.
Les météorologues n'ont pas encore élucidé les mécanismes précis de la formation des tornades.
Phases de création d'une tornade:
1) -Le cumulonimbus, présentant tous les facteurs nécessaires à la création d'un orage (instabilité
atmosphérique, humidité...), la tornade résultera de cet orage. La formation du cumulonimbus est dû à
l'ascension d'air chaud en provenance du sol.
Au cours de l'ascension, la température diminue, en effet en s'élèvent l'air se refroidit ce qui
entraîne la condensation de la vapeur d'eau : il en résulte la formation d'un nuage. Au-dessous de 0°,
les gouttes d'eau gèlent et se transforment en grêlons. Les nuages orageux contiennent plusieurs
centaines de milliers de tonnes d'eau. Le mouvement d'ascension se heurte à la stratosphère, à
15000m d'altitude. Le nuage « s'écrase » alors à son sommet ce qui lui donne sa forme d'enclume.
Sur le front de la rencontre l'air froid entame un mouvement descendant tandis que l'air chaud
commence son ascension.
(GIF sur le site)
2) création d'un mésocyclone
La rotation de ce cumulonimbus est dut a la force de Coriolis ou "force centrifuge» qui elle même est
dû à la rotation terrestre. Elle s’exerce sur tous les objets en mouvement, y compris l’atmosphère et
les océans. Dans l’hémisphère nord, les vents sont déviés vers la droite et vers la gauche dans
l’hémisphère Sud.
Dans le mouvement des vents, entre les zones de hautes et basses pressions, un équilibre se crée. Il
s’agit d’un équilibre entre la force de Coriolis et la force qui attire cette force de Coriolis vers le "
creux " de la dépression, soit la force de gradient de pression. Il en résulte alors un mouvement
d’enroulement des vents autour de la zone de basse pression.
La force de gradient de pression est en bleu, celle de Coriolis en rouge et le déplacement en noir.
3Le courant ascendant est chaud du fait de l’énergie dégagée par le soleil. A l’inverse, l’air en altitude
est froid. Cette différence de température entraine un mouvement de rotation.
De plus, les 2 masses d’air de température différente ne se mélangent jamais, ainsi l’air chaud
s’engouffre de plus en plus rapidement au centre du mouvement tourbillonnant. Cette situation
engendre des vents très violents et une puissante force d'aspiration.
La poussée d’Archimède est une force qui s’exerce sur un objet immergé dans un fluide. Dans notre
cas au niveau des tornades, l’objet est le courant d’air chaud et le fluide est l’air ambiant. L’air
ambiant repousse donc le courant d’air chaud en altitude.
La poussée d’Archimède est définie par la relation suivante :
Pa = ρ x V x g
Pa : la poussée d’Archimède en Newton
ρ : la masse volumique du fluide en kg/m3 ; par conséquent ρ = m/V
g: l’intensité de la pesanteur sur Terre ; avec g= 9.81N/Kg.
Le courant d’air chaud monte donc par l’intermédiaire de la poussée d’Archimède et aura tendance à
se refroidir avec l’altitude. Un mouvement continu se crée alors. Ces mouvements répétitifs aideront
simplement à la formation d’un tourbillon autour d’un axe vertical, le vortex.
Pour qu’un tourbillon se forme, il est nécessaire qu’un vent d’intensité croissante avec l’altitude
souffle sur l’orage supercellulaire. Si le vent est plus intense au sommet, l’air à la base sera de faible
amplitude.
Ce vent va donc faire tourner l’air en créant un tourbillon horizontal.
C’est ici que la poussée d’Archimède entre en jeu. En effet, le courant ascendant chaud soulèvera le
tourbillon horizontal qui a été crée par le cisaillement des vents et se transformera ainsi en
tourbillon « vertical ». On le nommera mésocyclone.
La rotation dans le mésocyclone est cependant encore trop diffuse et trop éloignée du sol pour
engendrer des vents de surface très violents.
Mésocyclone : un mésocyclone est une zone de rotation plus ou moins verticale dans un orage. Cette
zone de rotation a un diamètre compris entre 1 et 15 km et est souvent associée avec une zone de
pression plus basse dans le nuage.
Un mésocyclone n'est pas une tornade. Le resserrement de sa rotation, par des conditions
particulières de circulation des vents autour de l'orage, peut cependant mener à la formation d'une
tornade sous l'orage.
Un mésocyclone
Apparition du tuba :
Les tourbillons prennent de l’ampleur. Le cône nuageux se forme rapidement à partir de gouttelettes
d'eau en suspension dans les cumulo-nimbus.
L’étirement
Le courant tournant se propage ensuite vers le sol par un effet de « tube dynamique ». Tout se passe
comme dans le tuyau d'un aspirateur, hormis le fait que l'air ne soit pas canalisé par les parois d'un
tuyau mais par son propre mouvement tourbillonnaire.
Le gradient de pression qui s’exerce entre le cœur de la tornade et l’atmosphère extérieur aspire
l’air, par le bas, à l’intérieur de celle-ci. Le vortex, le mouvement tourbillonnaire, va alors se rétrécir
en se comprimant et ainsi s’étirer vers le haut.
Comme à la base du tube dynamique, la vitesse de rotation augmente, cela provoque un allongement du
tube vers le bas par propagation du mouvement tourbillonnaire. Les masses d'air qui entrent à la base
du tube tournent et montent en gagnant de la vitesse. Elles sont ainsi étirées verticalement.
D'après le principe de Daniel Bernoulli (physicien Suisse 1700-1782) élaboré en 1738, plus les
mouvements verticaux sont forts (entre la Terre et les nuages, et surtout à l'intérieur du nuage),
plus la pression diminue ; et plus la pression diminue, plus l'air finit par s'écouler vers la base du
nuage ainsi que vers le sol.
Et c’est ainsi que nous en arrivons à la création de notre fabuleux phénomène
météorologique qu’est la tornade !
Autres sortent de tornades:
-Les entonnoirs liquides:
Lorsqu'une tornade passe au-dessus d'un lac ou de la mer, la dépression en son centre aspire l'eau,
formant une trombe. La vitesse des vents à l'intérieur d'une trombe est beaucoup moins élevée que
dans une tornade ordinaire (elle peut être de 80km/h seulement), en partie à cause du poids de l'eau
qu'ils transportent.
-Mini-tornade de poussière:
On donne aussi le nom de trombes aux vortex de plus faible ampleur, communs dans les régions
désertiques. Ils mobilisent des quantités d'énergie beaucoup plus faibles, et sont donc beaucoup
moins dévastateurs que les tornades. Ils naissent néanmoins de la même manière:
L’air au-dessus des sables et des roches brûlants commence à s'élever rapidement, produisant le
courant ascensionnel nécessaire à la formation d'un tourbillon. Les vents atteignent alors environ
40km/h.
PARTIE 3 : EXPERIENCE
Modélisation d’une mini-tornade et mise en relation avec le phénomène naturel
Pour la modélisation nous avons décidé de modélise une mini tornade
Nous avons trouvé plusieurs possibilités de modélisation
En premier nous avons réussis à la modéliser dans une bouteille
Cela a fonctionné voir image ci dessous :
Fabrication:
Prenez 2 bouteilles du type soda (1.5L ou 2 L)
Percez les 2 bouchons au centre d'un trou de 9 ou 10 mm de diamètre
Remplissez une des deux bouteilles au 3/4 refermez la bouteille
Scotcher les deux bouteilles avec du chatterton (par exemple)
Fonctionnement:
Retourner la bouteille pleine et secouez la bouteille en faisant des mouvements circulaire pendant
quelques seconde, arrêtez de tournez et poser la bouteille.
Vous devrait normalement voir apparaître un vortex qui a l'apparence d'une tornade
Interprétation de l’expérience :
En animant l'eau d'un mouvement circulaire, l'air s'infiltre verticalement par le trou des deux
bouchons et suit ainsi le mouvement l'eau. La tornade est alors ce tourbillon d'air nettement visible
et conique comme dans la réalité.
Mais nous n’étions pas assez contents de nous étant donner que cela n'était pas assez complexe à
notre goût
Mais au moins nous étions certain de présenter quelque chose aux examinateurs le jour J
Nous avons donc tenté de trouver une expérience plus complexe c'est ce que nous avons fait, en
recherchant bien nous avons trouvé cette expérience (modélisation d'une tornade dans un baril vide a
l'aide d'un ventilateur et de vapeur d'eau)
Mais malheureusement nous avons vite abandonné cette expérience du fait de la complexité à trouver
l’élément nécessaire à la fabrication (surtout le baril)
Donc nous avons continué à chercher et finalement nous avons trouvé une expérience assez complexe
à notre gout avec des éléments facile à trouver et nous avons décidé de nous lancer dans sa
réalisation.
Les matériaux nécessaire à la fabrication de notre simulateur de tornade ne sont pas très difficile a
trouver (carton, plastique, gros scotch, une plaque chauffante, un plat du type saladier, de l'eau)
Voici la liste des matériaux et outils:
- du carton
- du film plastique type alimentaire ou des plaque du plexiglas
- du gros scotch
- une plaque chauffante (plus la puissance de celle-ci sera élevée plus l'eau chauffera vite)
- une casserole pour faire chauffer l'eau ou un saladier (pour avoir de meilleur résultat le plat doit
être circulaire et pas très haut)
- de l'eau
- une source de lumière (pour voir le vortex se formée)
- un cutter
Étapes de fabrication :
Étape 1 :
Coupez les quatre côtés de la chambre de simulateur. Chaque côté devrait être 30 cm de large et 61
cm de long. Si le morceau de carton est assez grand, vous pouvez faire tous les côtés dans un
morceau, marquer ensuite les coins pour qu'ils puissent être pliés pour former un angle de 90 degré.
Étape 2 :
Coupez une fente de 2 cm de large de chaque côté. La fente doit commencer à 5cm du haut et
terminer à 5cm du bas. La fente doit être située à 2cm du coin.
Étape 3:
Coupez les fenêtres pour pouvoir voir le vortex. Les fenêtres peuvent commencer à 5cm du bord. La
taille des fenêtres n'a pas d'importance mais il y a un minimum car sinon le carton ne sera pas assez
solide. Les deux fenêtres seront sur des côté adjacents et pas sur des côtés opposés.
Étape 4 :
Assembler les 4 côtés ensemble comme sur le schéma ci-dessous et scotcher les ensemble
Attention: la position des fentes et de la fenêtre doit être identique au schéma ci-dessus sinon cela
ne fonctionnera pas
Étape 5:
Mettez en place les fenêtres.
Étape 6:
Fermez tout
La chambre du simulateur est terminée
Mise en marche du simulateur
Étape 1:
Placez la plaque chauffante sur une surface plane et allumez-la
Étape 2:
Placez le plat avec de l'eau déjà chaude sur la plaque chauffante, portez à ébullition
Étape 3:
Positionnez la chambre du simulateur au-dessus de la plaque chauffante
Note importante: si vous voulez que le vortex tourne dans le de rotation cyclonique placer les fentes
sur le coté droit.
Étape 4:
Placez la source de lumière de telle sorte que l'on puisse voir la vapeur d'eau.
Étape 5:
L'eau bout, de la vapeur d'eau se forme, le vortex commence à apparaître.
Plus il y aura de vapeur d'eau, plus le vortex sera visible alors actualisez l'eau du plat avec de l'eau
chaude ou bouillante (pas d'eau froide car cela refroidirait l'eau déjà chaude et elle mettrait du
temps avant de réchauffer et le vortex ne sera plus visible)
vidéo de notre simulateur en marche :
Sur le site
Interprétation de notre simulateur
Sur notre simulateur, la plaque chauffe l'air au dessus d'elle.
L'air réchauffé monte puisqu’il est moins dense, c'est la loi de la physique.
Mais, il faut bien que l'air qui est montée soit remplacé.
Du coup, grâce au simulateur, l'air n'a d'autre choix que de venir par les 4 coins du simulateur qui
oblige l'air de rentrer dans le sens des aiguilles d'un montre, ce processus va de plus en plus vite
jusqu'à ce qu'un vortex ce forme, la tornade est née
CONCLUSION
Par ce TPE, nous avons constaté que la formation d’une tornade résulte d’un mécanisme complexe.
En effet, elle est le résultat de nombreuses interactions entre des masses d’airs chauds ascendants et des masses
d’airs froids descendants). De plus, chaque tornade est différente dans sa forme, dans son intensité, sa couleur
(composition du sol par exemple), et sa durée de vie.
A cause de sa formation complexe, la tornade reste de nos jours un phénomène météorologique qui n’est pas encore
complètement maîtrise par les scientifiques.
Cette complexité engendre aussi une difficulté en matière de prévention.
Pour toutes ces raisons, on peut dire que l’homme ne peut prévoir une tornade de façon réellement efficace.
Comme nous avons pu le voir, une tornade ne peut être prévue que 30 minutes au maximum, avant sa création.
Cette prévision est de plus approximative, car on n’est pas en mesure de déterminer l’endroit exact où celle-ci se
déclenchera. C'est un phénomène trop localisés et trop imprévisible, pour faire une prévention efficace.
Cette prévention incertaine peut donner lieu à des décisions difficiles à prendre pour les météorologues pour
lancer ou non une alerte à la tornade. En effet, si un tel phénomène devait se produire dans une région à risque,
lancer une alerte sans être sûr que la tornade atteindra une ville signifierait une perte de plusieurs millions de
dollars afin d’évacuer la ville. De plus, dans la panique de nombreux incidents pourraient arriver. Enfin, trop
d’alertes inutiles entraîneraient une perte de confiance de la part des populations qui ne prendraient plus ces
alertes au sérieux.
Tant que le phénomène ne sera pas mieux connu des scientifiques et que le matériel de prévention ne sera pas
amélioré (précision des radars Doppler), la prévention des tornades ne pourra être optimale.
Pour l’instant, la seule méthode pouvant compléter cette prévention perfectible, reste la préparation des
populations pour faire face à ce phénomène comme avoir une pièce de sûreté dans les maisons, connaître les
consignes de sécurité face à une tornade, construire des bâtiments avec une structure spéciale pour résister aux
vents violents.
Il est donc aussi difficile de prévoir une tornade que de s’en protéger efficacement. On peut aussi dire qu’à
l’heure actuelle, aucun projet sérieux n’a été envisagé afin d’améliorer cette prévention. Mais au fur et à mesure
des progrès de la science et d'une meilleure connaissance sur le sujet, le comportement des tornades qui reste
encore plus ou moins énigmatique devrait pouvoir être résolu. Alors la prévention incomplète d'aujourd'hui se
transformera sûrement demain en prévention efficace. Cela reste donc un grand défi pour l’homme pour les années
à venir