Tourbillon de flammes

Un tourbillon de poussière se forme par beau temps, lorsque de l'air sec et instable entre en rotation et soulève la poussière ou le sable du sol. Les tourbillons de poussières sont connus comme willy-willies^[1],[2]en Australie, selon un mot aborigène, et dust devils aux États-Unis d'Amérique. Les arabes pensaient que ces phénomènes étaient liés aux djinns.

Ces tourbillons ont un diamètre allant de quelques centimètres à plus de 10 mètres et ont une extension verticale de quelques mètres à plus de 1 000 m. La plupart des tourbillons de poussière ne sont pas dangereux mais certains peuvent être assez puissants pour soulever des objets lourds. Par exemple le 7 mai 2006, à Trenton (Dakota du Nord) une petite fille de 4 ans jouait sur un trampoline. Cette dernière fut soulevé de 8 mètres dans les airs ce qui causa des blessures mineures à la fillette. ^[3]

Sommaire 1 Principes physiques 1.1 Cause 1.2 Endroits favorables au développement 1.3 Activité électrique 2 Tourbillons similaires 2.1 Tourbillon de feu 2.2 Tourbillon de neige 2.3 Tourbillons sur Mars 3 Notes 4 Voir aussi 4.1 Liens internes 4.2 Liens externes

Principes physiques

Cause

Dans une région où on a une insolation importante, l'air se réchauffe près de la surface. La chaleur près du sol se transmet verticalement par radiation à une couche d'air plus ou moins épaisse. Si l'air est sec dans cette couche, le gradient de température suit l'adiabatique sèche et est très instable.

Comme le sol n'est pas chauffé uniformément, il y aura des différences entre deux points voisins du sol. L'air plus chaud se déplaçant vers une zone plus fraîche va donc subir une poussée d'Archimède vers le haut et entrer en convection. L'air montant sera remplacé par de l'air provenant d'un autre point au sol et selon la configuration des vents, ceci pourra engendrer une rotation de l'air.

Les conditions favorables à la production d'un tourbillon de poussière sont :

• Air sec dans la couche entre la surface et 700 hPa
• Différence entre la température et le point de rosée de surface d'au moins 16°C
• Faibles vents dans la couche entre la surface et 850 hPa
• Zone de surface où le réchauffement peut varier (bordure entre un stationnement asphaltée et le gazon par exemple).

La hauteur et le diamètre du tourbillon dépendent de l'instabilité et de la sécheresse de l'air. En regardant un diagramme thermodynamique, comme un téphigramme ou un émagramme, on peut évaluer l'Énergie Potentielle de Convection Disponible (EPCD) et donc l'intensité potentielle du tourbillon.

La formation des tourbillons de poussière est similaire à celle des très faibles tornades mais comme l'air est sec, aucune condensation ne se formera et donc pas de nuage. Au contraire des tornades, les tourbillons de poussières ne peuvent aller chercher les vents des niveaux supérieurs pour leur rotation ce qui en limite leur puissance.

Endroits favorables au développement

Les tourbillons de poussières peuvent se produire un peu n'importe où en autant que l'on obtienne les conditions nécessaires, soient de l'air sec et instable avec une différence de réchauffement au sol. Ils peuvent même se produire en hiver au-dessus d'un sol recouvert d'une fine poudre de neige et donner des tourbillons de neige. Dans les climats tempérés, ils se produisent le plus souvent au printemps alors que l'air est encore sec et que les journées allongent. Dans les déserts, ils sont très courants en toute saison car l'air y est sec et chaud par définition. En ville, ils seront de courte durée car les maisons et autres bâtiments les empêchent de circuler en toute liberté et ils meurent souvent en frappant un obstacle. On les voit le plus souvent dans les stationnements ou autre endroits qui absorbent plus d'énergie que les zones environnantes.

Activité électrique

Les particules de poussières en se déplaçant vont produire de l'électricité statique et lorsque le champ est assez intense dans le tourbillon (plus de 10 000 volts par mètre), cela peut générer une faible décharge et un signal radio ^[4].

Tourbillons similaires

Tourbillon de feu

Les conditions favorables à un tourbillon de poussière peuvent se retrouver dans les cas d'un feu intense. En effet, les différences de températures autour d'un feu de forêt ou d'un large brasier vont générer une circulation de surface des zones plus froides vers la source de chaleur. Si la masse d'air est instable, un tourbillon se formera et les débris de l'incendie y seront aspirés^[5]. Le tourbillon peut se retrouver dans la zone en flammes ou à l'extérieur, et propage l'incendie en projetant des tisons à de grandes distances.

La plupart des feux de foret produisent ce type de tourbillon qui auront un diamètre de quelques mètres et une hauteur de 10 à 50 mètres. Cependant, on a rapporté des colonnes de feu de plus de 1 kilomètre de hauteur générant des vents de plus de 160 km/h et persistant plus de vingt minutes ^[6]. On peut appliquer des techniques de prévision similaires à celles pour les tourbillons de poussières pour les prévoir. Plusieurs chercheurs travaillent à modéliser le phénomène afin de mieux le comprendre et le prévoir^[7],[8].

Ces tourbillons peuvent être très dangereux. Par exemple, à la suite du tremblement de terre de Kantō de 1923, au Japon, l'île de Honshū a été frappée d'un embrasement généralisé éclair dans lequel un énorme tourbillon de feu a tué 38 000 personnes en quinze minutes dans le secteur de Hifukusho-Ato de la ville de Tokyo^[9]. On peut également mentionner les nombreux tourbillons de ce type qui se sont formés après que la foudre eut mis le feu au dépôt de pétrole de San Luis Obispo (Californie) le 7 avril 1926, produisant des dommages structuraux et tuant deux personnes. Des milliers de ces tourbillons ont été vus durant les quatre jours que dura le brasier, dont le plus gros propulsa des débris à 5 kilomètres du site ^[10].

Tourbillon de neige

Un cas particulier de tourbillon se produit en hiver quand ce dernier se développe au-dessus d'une couche de neige très fine. Bien que les conditions d'instabilité, de vents faibles et de sécheresse de l'air peuvent être rencontrées dans un anticyclone hivernal, ces trombes sont assez rares. En effet, il est plus difficile de trouver des zones adjacentes ayant une température très différente permettant l’initiation du mouvement de l’air alors que la neige a tendance à se recouvrir tout le sol.

Tourbillons sur Mars

La Terre n'est pas le seul endroit où des tourbillons de poussière ont été vu. Dès les missions Viking des années 1970, on pouvait en remarquer sur la planète rouge et en 1997, le Mars Pathfinder détectait un tourbillon lui passant dessus. ^[11],[12]. La traînée noire dans la photo de droite est le résultat d'un tel phénomène sur Mars. Le point le plus noir est le tourbillon lui-même qui remonte la paroi d'un cratère. On observe même un large cyclone sec sur cette planète et qui provient d'une telle origine.

Tourbillon sur Mars, photographié par la sonde Spirit

Tourbillon de poussière sur Mars, photographié par Mars Global Surveyor.

Notes

Voir aussi

Liens internes

• Tornades
• Météorologie
• Énergie Potentielle de Convection Disponible

Liens externes

• (fr)Le manuel de l'observateur de temps violent par Environnement Canada
• (en)Météorologie Martienne
• (en)Tourbillon de poussière observé par la sonde Spirit sur Mars
• (en)Photos de tourbillon de poussière en Australie
• (en)Vidéo Dancing with the Devils

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