Trombe marine

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Trombe marine
Photo d'une trombe en Grèce, prise du pont Rion-Antirion, le 15 décembre 2007
Photo d'une trombe en Grèce, prise du pont Rion-Antirion, le 15 décembre 2007
Abréviation METAR +FC
Symbole Symbol Tornado1.png
Classification Famille C
(Étage bas)
Altitude sous 1 000 m

Une trombe marine est une colonne d'air mélangé d'eau en rotation, formant un entonnoir nuageux, sous un nuage convectif au-dessus d'une étendue d'eau[1],[2]. Ces phénomènes de micro-échelle se forment lorsque les conditions sont très instables alors que de l'air froid passe au-dessus d'eaux chaudes. Généralement moins intenses qu'une tornade, elles se dissipent une fois sur la terre. Il en existe deux types : les trombes d'air froid et les trombes tornadiques[2].

Description[modifier | modifier le code]

Le premier stade consiste en une colonne d'embruns en rotation, près de la surface de l'eau, pouvant ou non être accompagnée d'un entonnoir nuageux s'étendant vers le bas à partir d'un nuage de type cumulus, cumulus bourgeonnant ou cumulonimbus. L'entonnoir s'allonge vers l'eau lorsque la trombe marine se renforce. Elle atteint sa maturité quand l'entonnoir touche la surface de l'eau. La vitesse des vents associés peut dépasser les 100 km/h. Se produisant pendant la journée, elles peuvent former des groupes de deux ou plus, durer jusqu'à 20 minutes et avoir des diamètres d'une vingtaine de mètres. Elles se déplacent généralement à une vitesse de l'ordre de 15 à 25 km/h[2].

Types[modifier | modifier le code]

Trombes d'air froid[modifier | modifier le code]

Conditions de formation des trombes marines d'air froid, trombes terrestres et « Gustnado »

Le type de trombes marines le plus courant est celui dit « d'air froid ». Ces trombes se forment quand de l'air frais se déplace au-dessus d'eaux relativement plus chaudes. La couche d'air doux juste au-dessus de la surface de l'eau étant moins dense que l'air froid qui arrive, il prend un équilibre instable et subit une poussée d'Archimède vers le haut. L'humidité qu'il contient se condense en altitude pour former des nuages convectifs qui peuvent aller du simple cumulus jusqu'au cumulonimbus et sous lesquels on retrouve des courants ascendants[3].

Contrairement aux tornades, ces trombes marines ne sont cependant pas créées par la concentration d'un mésocyclone dans le nuage mais prennent naissance dans un tourbillon existant sous celui-ci[2]. Ces tourbillons de faible intensité se forment dans une région où les vents ne subissent pas une variation de direction et de vitesse importante selon la verticale mais selon l'axe horizontal. Ainsi, la rencontre de brises de mer ou de terre de différentes directions, la canalisation du vent par la côte ou le front de rafale venant d'orages peuvent initier une zone de convergence locale des vents à la surface de l'eau. Lorsque cela se produit, il y création d'une faible rotation verticale au point de rencontre et cette rotation peut être étirée par le passage du courant ascendant d'un nuage convectif en développement. Ceci donne une rotation intense à très fine échelle appelée miso-échelle (2 km ou moins) sous le nuage[4], le tout se passant généralement en l'absence de forçage dynamique : pas de front, de courant-jet, etc.

Ces trombes marines mettent en jeu des vents moins rapides que leurs homologues terrestres et apparaissent habituellement au printemps ainsi qu'en automne, lorsque le contraste entre l'air et l'eau est le plus grand[5]. Des chercheurs ont photographié des trombes d'eau et effectué des mesures dans le cœur de celles-ci à l'aide d'instruments embarqués dans des avions. On ne sait cependant pas clairement si les résultats obtenus sur ces trombes sont transposables aux tornades, et en particulier à celles qui sont fortes et violentes. Le courant dans les niveaux inférieurs de la trombe d'eau peut, par exemple, différer de celui d'une tornade parce qu'un vortex sur l'océan, circulant sur une surface lisse, est donc soumis à des frottements plus faibles.

Trombes tornadiques[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Tornade.
Basculement d'une rotation horizontale par le courant ascendant pour former une rotation verticale dans une tornade.

Ce type de trombes est essentiellement identique aux tornades terrestres et se produisent sous des orages supercellulaires. Ainsi un cisaillement vertical des vents est transformé en une rotation verticale par le très fort courant ascendant sous ce type de nuage[6]. Elles peuvent atteindre une très forte intensité et poser un important danger à la navigation, à l'aviation et aux personnes dans le secteur. Comme elles sont associées à une forte dynamique, elle ne se dissiperont pas en entrant dans les terres. Elles faibliront cependant à cause de la friction et de la diminution du nuage associé qui perdra l'apport thermodynamique que lui procure l'étendue d'eau.

Ce type de trombe marine est assez rare car les conditions nécessaires d'instabilité pour générer des supercellules se retrouvent en général sur la terre ferme : fort réchauffement diurne, humidité de surface, air froid et sec en altitude, déclencheur. On les retrouvera donc le plus souvent lors d'épisode très bien organisés d'orages violents associés aux fronts froids très actifs ou aux systèmes convectifs de méso-échelle passant de la terre à la mer.

Techniques de prévision[modifier | modifier le code]

Dans le cas des trombes tornadiques, la prévision se fait en estimant l'énergie de convection disponible et le cisaillement des vents dans les bas niveaux de la troposphère.

Pour les autres trombes marines, il existe différentes méthodes pour estimer le potentiel de développement. L'une de celles-ci a été développée par un météorologue canadien du nom de Wade Szilagyi. Il a répertorié un grand nombre d'événements et les a classé selon la hauteur du sommet des nuages associés à la trombe par rapport à la différence de température entre la surface de l'eau et la pression de 850 hPa (environ 1 500 m d'altitude). La répartition des trombes dans le graphique montra que l'on pouvait diviser le graphique en secteurs de potentiel.

L'indice de trombe marine (SWI) qui en résulta va de -10 à +10. Grosso-modo, une valeur de -10 se retrouve dans le coin inférieur gauche du graphique, là où la différence de température et la hauteur des sommets des nuages est faible. Les valeurs de SWI augmentent en se dirigeant vers le coin supérieur droit. Les valeurs négatives représentent des conditions défavorables. Plus la valeur positive est grande, plus le potentiel est élevé[7]

Trombes hivernales ou de neige[modifier | modifier le code]

Deux trombes marines hivernales vues sur le lac Champlain dans l'État de New York le 15 janvier 2009
Article détaillé : Bourrasque de neige.

Un cas particulier de trombe marine en air froid est celui des trombes de neige. Ces trombes très rares et peu documentées se produisent lors d'une situation propice aux bourrasques de neige en aval de plans d'eau en hiver. Lorsque de l'air arctique ayant des températures bien sous le point de congélation passe au-dessus d'un lac ou de la mer sans glace, la différence de température provoque une forte convection[8]. L'atmosphère devenant rapidement isotherme ensuite, à cause du niveau très bas de la tropopause, le sommet des nuages ne dépasse pas celui de gros cumulus.

Cependant les mouvements verticaux sous ces nuages sont très intenses et la moindre rotation de l'air deviendra un tourbillon important. Si les vents sont relativement légers et de direction constante près du courant ascendant, une rotation peut être engendrée lors de la rencontre d'un point de convergence avec un vent contraire sur le plan d'eau, comme dans le cas des trombes marines classiques[9]. Malgré tout, il y a eu très peu de signalements de trombes hivernales se formant dans ces conditions, probablement parce que le cisaillement vertical des vents est en général important en hiver, ce qui empêche la formation d'une rotation ayant une épaisseur suffisante en changeant la configuration des vents lorsque l'on s'élève[8],[9].

Climatologie[modifier | modifier le code]

Photo d'une trombe marine depuis un avion

La vaste majorité des trombes marines sont de type d'air froid et se rencontrent dans les Tropiques mais un certain nombre se produisent dans les latitudes plus élevées. Elles sont assez courantes entre autres le long de la côte européenne, des îles Britanniques, des mers Méditerranée et Baltique. Elles sont particulièrement fréquentes au large des côtes de la Floride et de ses Keys. Les trombes peuvent se développer autant sur les eaux salées que les lacs et rivières d'eau douce puisque l'instabilité atmosphérique et les vents sont les seuls critères en cause. Ainsi, on rapporte souvent régulièrement des trombes marines sur les Grands Lacs d'Amérique du Nord[10]. En général, elles vont se produire à l'intérieur de 100 kilomètres des côtes.

On relève environ 160 trombes marines par année en Europe, les Pays-Bas en signalant le plus grand nombre avec 60. Viennent ensuite l'Espagne avec 30 (en majorité dans la région de Barcelone), l'Italie avec 25, et la Grande-Bretagne avec 15. Dans l'hémisphère nord, quelques études climatologiques ont montré une prépondérance de la formation des trombes d'air froid à l'automne, en particulier en septembre, alors que des incursions d'air froid passe sur les eaux au maximum de leur réchauffement[5]. Cependant, les trombes tornadiques, moins fréquentes, auront un pic d'activité estival, alors que les conditions sont plus favorables aux orages supercellulaires, ainsi que durant la saison des cyclones tropicaux auxquels elles sont souvent associées.

Effets[modifier | modifier le code]

La variation de pression et du vent local associé avec les trombes marines peuvent causer un danger aux embarcations et aux coraux, cela est particulièrement vrai des trombes tornadiques[2],[3]. Les trombes en air froid se dissipent généralement rapidement en touchant terre car elle perdent leur source de chaleur[2]. Les trombes tornadiques peuvent persister car les éléments qui les génèrent se retrouvent dans la masse d'air, elles peuvent donc causer des dégâts importants sur terre[3].

À cause de la pression plus faible à l'intérieur des trombes marines, elles agissent comme un aspirateur. Elles emportent dans l'air et les nuages des aérosols riches en plancton, bactéries marines et virus. Elles interviennent ainsi dans la bioturbation[11]. Les plus puissantes peuvent même soulever de petits poissons ou des batraciens.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

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Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) « Définition de Waterspout », American Meteorological Society,‎ 2006 (consulté le 2008-07-19)
  2. a, b, c, d, e et f Service météorologique du Canada, « Trombes marines », Vos questions, Environnement Canada,‎ 3 décembre 2004 (consulté le 2008-07-19)
  3. a, b et c (en) Bruce B. Smith, « Waterspouts », National Weather Service (consulté le 9 avril 2012)
  4. (en) Barry K. Choy et Scott M. Spratt, « Using the WSR-88D to Predict East Central Florida Waterspouts » (consulté le 2008-07-19)
  5. a et b (en) Wade Szilagyi du Service météorologique du Canada, « The Great Waterspout Outbreak of 2003 », Mariner's Weather Log, NOAA, vol. 43, no 3,‎ Décembre 2004 (lire en ligne)
  6. Service météorologique du Canada, MÉTAVI : L'atmosphère, le temps et la navigation aérienne, Environnement Canada,‎ janvier 2011, 260 p. (lire en ligne [PDF]), chap. 13 (« Orages et tornades »), p. 121-135
  7. Wade Szilagyi, « A Waterspout Forecasting Technique », Pre-prints, Landshut (Allemagne), 5h European Conference on Severe Storms,‎ 12-16 octobre 2009, p. 129-130 (lire en ligne [PDF])
  8. a et b (en) Bureau de Burlington au Vermont, « 15 January 2009: Lake Champlain Sea Smoke, Steam Devils, and Waterspout: Chapters IV and V », National Weather Service,‎ 3 février 2009 (consulté le 25 mai 2012)
  9. a et b (en) David Cuthburtson, « A winter waterspout », Monthly Weather Review, NOAA,‎ 25 février 1907 (lire en ligne)
  10. (en) « Fair weather waterspout », Environmental Science Resources, Gale Schools,‎ 2001 (consulté le 2006-10-25)
  11. Groupe de trombes (100 mètres de haut environ) filmées d’hélicoptère au large d’Avoca Beach (au nord de Sydney, Australie).